納米結(jié)構(gòu)銅氧族化合物的設(shè)計(jì)、制備和相關(guān)性能研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)銅氧族化合物作為重要的p-型半導(dǎo)體材料，在熱電、光電、催化、傳感、超導(dǎo)、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用不同的化學(xué)路徑設(shè)計(jì)和制備了多種納米結(jié)構(gòu)Cu2O、Cu7S4和Cu2-xSe等，并研究了它們的光學(xué)和水汽傳感性能。主要內(nèi)容歸納如下： 1.制備Cu2-xSe、Cu7S4和Cu2-xSe/Cu2O鞘狀結(jié)構(gòu)單層納米管陣列。以生長(zhǎng)在銅基底上的Cu(OH)2納米棒有序陣列為前驅(qū)物，分別與硒離子溶液和Na2S溶液反應(yīng)得

2、到Cu(OH)2/Cu2-xse和Cu(OH)2/Cu7S4核殼結(jié)構(gòu)納米棒陣列。在此基礎(chǔ)上，用氨水將Cu(OH)2核溶解，分別制備出Cu2-xse和Cu7S4的鞘狀結(jié)構(gòu)單層納米管陣列，納米管的直徑為400-600 nm，管壁厚度為60-70 nm。Cu2-xSe(或Cu7S4)與Cu(OH)2之間溶度積的巨大差異是納米管形成的關(guān)鍵因素。同時(shí)，以Cu(OH)2/Cu2-Xse核殼結(jié)構(gòu)納米棒陣列為前驅(qū)，與抗壞血酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)“柯肯達(dá)爾

3、(Kirkendall)效應(yīng)”，制備出Cu2-xSe/Cu2O(空心球)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管陣列，CU2O納米空心球的直徑為100-150 nm。 2.提出和采用“內(nèi)向化學(xué)刻蝕法”制備Cu7S4和Cu2-XSe雙層納米管陣列。以Cu(oH）2納米棒陣列為前驅(qū)物，通過(guò)在Cu(OH)2納米棒內(nèi)部進(jìn)行逐層取代/刻蝕，分別制備出整齊有序的Cu7S4和Cu2-Xse雙層納米管陣列。雙層納米管形成的關(guān)鍵是包含連續(xù)生成Cu7S4(或Cu2-XSe

4、)管壁并溶解Cu(OH）2納米棒核兩次循環(huán)步驟。納米管的壁厚由Cu(OH）2納米棒與Na2S(或硒離子)溶液的反應(yīng)時(shí)間決定，內(nèi)外層管壁之間的空隙大小由Cu(OH)2納米棒與氨水溶液的反應(yīng)時(shí)間決定。 3.發(fā)展蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝的方法，制備超長(zhǎng)Cu2-XSe納米線(xiàn)束。通過(guò)加熱蒸發(fā)Cu(NO3)2和硒堿水溶液的混合物，制備出長(zhǎng)度達(dá)100-150 μm、直徑為65-120nm的Cu2-Xse納米線(xiàn)束，線(xiàn)束是由直徑小于10nm的Cu2-Xse