核殼型納米復(fù)合半導(dǎo)體的制備及其形貌控制研究.pdf

1、本文旨在通過(guò)超聲誘導(dǎo)半導(dǎo)體復(fù)合的方式，設(shè)計(jì)具有特殊能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體復(fù)合體，拓展寬禁帶納米半導(dǎo)體的光波段響應(yīng)范圍，研發(fā)具有可見(jiàn)光波段響應(yīng)的半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑。 采用聲化學(xué)控制核殼微觀結(jié)構(gòu)(表面形貌、殼層厚度)的方法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的CdS@TiO2復(fù)合納米半導(dǎo)體，研究了CdS@TiO2納米半導(dǎo)體的光催化性能及其光催化機(jī)制；開(kāi)展了核殼體系中PbS納米晶核的制備技術(shù)及其形貌控制的相關(guān)研究，探索了在有機(jī)溶劑體系下結(jié)合表面活性劑來(lái)制備具

2、有幾何各向異性的PbS納米晶的方法，討論了其成核-生長(zhǎng)機(jī)理及其形貌演變的過(guò)程，提出了在具有高對(duì)稱性晶體結(jié)構(gòu)的體系中制備各向異性納米晶的主要控制步驟。 用聲化學(xué)法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)CdS@TiO2半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了超聲時(shí)間、反應(yīng)溫度、表面活性劑、前驅(qū)體濃度對(duì)核殼結(jié)構(gòu)的影響。提出了最佳的最適宜的工藝參數(shù)，確認(rèn)了超聲對(duì)于促進(jìn)核殼結(jié)構(gòu)的生成輔助性作用，通過(guò)甲基橙溶液降解前后的吸收光譜對(duì)比，驗(yàn)證了納米復(fù)合體優(yōu)良的可見(jiàn)光催化性能。比較不

3、同熱處理溫度下的復(fù)合體的光催化性能，討論復(fù)合體晶體結(jié)構(gòu)對(duì)于性能的影響。 在有機(jī)溶劑(苯醚)體系下，通過(guò)中高溫?zé)峤庥袡C(jī)前驅(qū)體的方法，首次成功制備了具幾何各向異性的PbS納米線、納米棒、納米枝、超晶格，以及一些具有高對(duì)稱性的納米結(jié)構(gòu)(納米立方、納米六角等)。系統(tǒng)研究了前驅(qū)體濃度比例、表面活性劑選擇、反應(yīng)溫度、有機(jī)溶劑等關(guān)鍵因素對(duì)于PbS納米晶形貌控制的影響，認(rèn)為在PbS晶核初期的{111}、{100}晶面能的對(duì)比關(guān)系將直接影響不同晶

4、面的生長(zhǎng)方向，同時(shí)反應(yīng)溫度對(duì)形貌的影響也可歸結(jié)為其對(duì)晶面能影響，通過(guò)改變油酸(OA)以及正三辛基氧化膦(TOPO)或十二胺的濃度、配比的一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面活性劑附著于特定晶面(如TOPO特定附著與{111}晶面)將有助于我們理解表面活性劑在控制納米形貌的過(guò)程起的作用。通過(guò)改變前驅(qū)體的濃度，發(fā)現(xiàn)高濃度有利于單分散體系的形成，驗(yàn)證了在成核-生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程中，前驅(qū)體濃度與成核臨界半徑以及生長(zhǎng)速率密切相關(guān)。為了更好的理解這個(gè)過(guò)程，通過(guò)短反應(yīng)