低維（VIa族化合物）半導體納米材料的制備及表征.pdf

1、近年來，低維納米結構材料由于其能組裝成許多特異功能的材料，因而成為一個研究熱點。隨著研究的深入，各種新穎的低維納米結構如納米棒、納米管、納米絲、納米帶、納米薄膜和納米同軸電纜等相繼被發(fā)現(xiàn)。同時，一些材料的單納米結構物性的成功測量以及廣泛應用，更加推動了人們對新型低維納米材料的控制合成和形成機制的探索。 Ⅵa族化合物(如CdSe、ZnSe、CdS等)或者單質(如Te、Se等)都是非常重要的半導體材料，它們在光吸收、光電轉換、非線性

2、光學、光催化等方面都有著廣泛的應用。水熱法是一種基于溶液的化學合成方法，有可能提供一種有效而方便的途徑來合成Ⅵa族化合物納米材料。此方法高效方便，不需要惰性氛圍和昂貴的設備，已被廣泛用來合成一維結構納米材料，這也是控制粒子大小、尺寸分布以及材料形貌的非常有效的方法之一。 在本工作中，我們用水熱的方法制備出了一系列的Ⅵa族單質和化合物半導體納米材料(如Se、Te、CdSe、TiO2、ZnO等)，并用TEM、HRTEM、SEM、XR

3、D、XPS、EDX、UV-Vis和PL等分析手段對其形貌、結構以及性能進行了表征。 分別利用乙二胺輔助水熱和化學氣相沉積的方法制備了單晶Se納米片和納米線。實現(xiàn)了直接從顆粒狀原料硒粉轉化為片狀單晶Se的過程，這一SSS(固-液-固)過程可能不同于其它的氣相或者液相反應過程。另外用乙二胺輔助水熱的方法制備出了一維槽狀的單晶Te，研究結果表明這種一維槽狀結構的Te具有六方相的晶體結構，并且其一維長軸方向與晶體的[001]方向相平行。

4、 用水熱的方法制備了CdSe的納米棒，研究表明這種硒化物的納米棒結晶性良好并且晶體沿著特定的方向生長。用中間絡合物結構誘導機理解釋了這種硒化物納米棒的形成過程。 量子點(如CdSe和CdS等半導體納米晶體)由于其量子限域效應、尺寸可調的電學和光學性質以及較強的抗光漂白性質使它們成了光電子學和生物傳感等方面最具有吸引力的材料。而在碳納米管化學修飾的研究過程中，碳納米管-量子點異質結的研究引起了人們的極大興趣。在本工作中我們

5、用巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，在無毒的溶劑中(水溶液)和較低的溫度下(90℃)成功地在MWCNTs上原位生長了CdSe量子點和CdSe/CdS量子點。研究表明這種量子點的顆粒大小比較均勻，并且這種CdSe-CNTs和CdSe/CdS-CNTs納米異質結具有較強的光致發(fā)光現(xiàn)象。 TiO2可以在鋰離子電池中作為電極材料來應用，我們分別用常壓回流和水熱的方法制備出了TiO2納米管，并且研究了它們作為鋰離子電池的負極材料應用的可能性。結果表明，

6、TiO2納米管作為鋰離子電池的負極材料與原料相比具有較高的可逆比電容和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，顯示出了這種材料作為鋰離子電池負極材料應用的潛在價值。另外，我們還利用微波輔助加熱多元醇的方法成功地在TiO2納米管上負載了Pt納米顆粒，這種一維復合材料作為直接甲醇燃料電池催化劑應用時對甲醇具有一定的氧化作用。 由于結構(微結構)、尺寸和形貌等因素對材料特性及其應用具有較大的影響，因此對材料的尺寸和形貌也提出了更為苛刻的要求。作為一種寬禁帶