金屬硫?qū)侔雽?dǎo)體微-納米材料的制備及其圖形化的研究.pdf

1、半導(dǎo)體微，納米材料具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，作為微，納米器件的基本組成單元之一，對(duì)器件的性能也起到?jīng)Q定性作用，因此研究微，納米粒子的結(jié)構(gòu)、形貌及其控制技術(shù)具有重要的實(shí)際意義。另外，欲使微，納米粒子在發(fā)光、導(dǎo)電、光電轉(zhuǎn)化等器件中得到有效的應(yīng)用，將其按照需要的拓?fù)湫蚊步M裝到基片上是不可避免的，因此半導(dǎo)體納米粒子圖形化的技術(shù)研究同樣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。金屬硫?qū)侔雽?dǎo)體化合物包括硫化鋅、氧化鋅、硫化鉛等，均為寬帶隙半

2、導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的發(fā)光、光電轉(zhuǎn)化、氣敏、壓電性能和光催化，有著廣泛的應(yīng)用前景，研究金屬硫?qū)侔雽?dǎo)體化合物的合成、取向與排列以及在二氧化硅、玻璃等基片上的圖形化薄膜的生長(zhǎng)將為功能性微，納米器件的制備和應(yīng)用作出一定的貢獻(xiàn)。論文的主要內(nèi)容包括： 1.采用低溫水熱法合成了具有多孔壁的中空硫化鋅納米球。研究表明：表面活性劑的濃度、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間都是影響硫化鋅的結(jié)構(gòu)和形貌的重要因素。當(dāng)表面活性劑濃度為20g／L、反應(yīng)溫度為120℃、反

3、應(yīng)時(shí)間為72hrs時(shí)可以得到中空的硫化鋅納米球。對(duì)氣體等溫吸附脫吸實(shí)驗(yàn)的研究表明，中空硫化鋅球的壁是由許多直徑8nm左右的小粒子組成的具有3.7nm孔徑的多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積達(dá)到97m<'2>/g。這種中空球形成的機(jī)理主要是反應(yīng)起始階段形成的氧化鋅粒子在硫源的作用下通過(guò)柯肯多爾效應(yīng)轉(zhuǎn)變成的。所制備的硫化鋅中空球能夠有效的降解含鹵的有機(jī)污染物，是一種優(yōu)良的廢水處理的催化劑。 2.采用超聲法合成了氧化鋅納米棒和硫化鋅納米管。超聲輻照

4、已經(jīng)越來(lái)越多的在無(wú)機(jī)材料的合成中被采用。有報(bào)道在有機(jī)溶劑中采用超聲輻照合成了氧化鋅納米棒，但是反應(yīng)溫度較高并且有機(jī)溶劑容易造成環(huán)境污染。本實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)單的水溶液法合成了氧化鋅納米棒。通過(guò)改變反應(yīng)物中鋅粉的含量和超聲反應(yīng)方式可以有效的控制氧化鋅納米棒的直徑。并在此基礎(chǔ)上采用超聲輔助硫化，首次成功地制備出一維氧化鋅，硫化鋅線(xiàn)纜和硫化鋅納米管。該技術(shù)可以省去移除模板的后處理程序，為制備其他的硫化物的中空管狀結(jié)構(gòu)提供了一種新的思路。 3.

5、圖形化的氧化鋅薄膜的制備。首次采用無(wú)貴金屬催化劑水溶液法在不同尺寸的銅網(wǎng)上成功的制備了氧化鋅的圖形，通過(guò)改變銅網(wǎng)的尺寸可以得到20μm和70μm兩種不同尺寸的圖形化的氧化鋅微米棒。溶液法的生長(zhǎng)方式相對(duì)于氣相法比較簡(jiǎn)單，成本較低。另外，無(wú)機(jī)材料通常在親水性的玻璃基體表面生長(zhǎng)，本文采用微接觸印刷法處理玻璃基體，首次在疏水性的OTS表面實(shí)現(xiàn)了一維氧化鋅的位點(diǎn)選擇生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)改變微接觸印刷過(guò)程中施加的壓力可以得到不同于PDMS印章形

6、貌的一維氧化鋅的圖形。 4．棒狀硫酸鉛和樹(shù)枝狀硫化鉛納米材料的制備。研究了表面活性劑在控制納米粒子形貌方面的作用，表面活性劑在反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)吸附和包覆在晶核的表面從而改變各個(gè)晶面的增長(zhǎng)速度來(lái)控制納米粒子的形貌。通過(guò)控制表面活性劑PSS的濃度可以得到球形和棒狀的硫酸鉛納米粒子，0.3mM的PSS濃度是球形和棒狀的轉(zhuǎn)變濃度；采用不同種類(lèi)的表面活性劑可以分別得到立方體和樹(shù)枝狀形貌的硫化鉛納米粒子，表面活性劑CTAB在形成樹(shù)枝狀硫化鉛形

7、貌中起到控制不同方向晶體生長(zhǎng)的作用。文章中還對(duì)表面活性劑的作用機(jī)理進(jìn)行了初步的討論。 5．采用低溫溶劑熱法制備了有序排列的β-羥基氧化鐵納米棒和六角形貌的β-羥基氧化鐵納米粒子。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，如硝酸鈉的濃度、溶液的pH值以及溶劑的組成可以得到單分散性的納米棒、成束的纖維狀以及六角形貌等不同形貌的β一羥基氧化鐵納米粒子，并通過(guò)控制反應(yīng)條件β-羥基氧化鐵納米棒能夠在生成的過(guò)程中自組裝形成規(guī)整的有序排列結(jié)構(gòu)。充放電性能實(shí)驗(yàn)表明，β