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，將其按照需要的拓撲形貌組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將為功能性微，納米器件的制備和應(yīng)用作出一定的貢獻。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)時間為72hrs時可以得到中空的硫化鋅納米球。對氣體等溫吸附脫吸實驗的研究表明，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)，其比表面積達到97m<'2>/g。這種中空球形成的機理主要是反應(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)越來越多的在無機材料的合成中被采用。有報道在有機溶劑中采用超聲輻照合成了氧化鋅納米棒，但是反應(yīng)溫度較高并且有機溶劑容易造成環(huán)境污染。本實驗采用簡單的水溶液法合成了氧化鋅納米棒。通過改變反應(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。溶液法的生長方式相對于氣相法比較簡單，成本較低。另外，無機材料通常在親水性的玻璃基體表面生長，本文采用微接觸印刷法處理玻璃基體，首次在疏水性的OTS表面實現(xiàn)了一維氧化鋅的位點選擇生長。實驗結(jié)果表明，通過改變微接觸印刷過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)過程中通過吸附和包覆在晶核的表面從而改變各個晶面的增長速度來控制納米粒子的形貌。通過控制表面活性劑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；采用不同種類的表面活性劑可以分別得到立方體和樹枝狀形貌的硫化鉛納米粒子，表面活性劑CTAB在形成樹枝狀硫化鉛形

7、貌中起到控制不同方向晶體生長的作用。文章中還對表面活性劑的作用機理進行了初步的討論。 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。通過改變實驗條件，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，并通過控制反應(yīng)條件β-羥基氧化鐵納米棒能夠在生成的過程中自組裝形成規(guī)整的有序排列結(jié)構(gòu)。充放電性能實驗表明，β