銅硫?qū)倩衔锟招募{米結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制備與相關(guān)性能研究.pdf

1、銅的硫?qū)倩衔镒鳛橐活愔匾陌雽?dǎo)體材料，在太陽能電池、納米開關(guān)、熱電轉(zhuǎn)換器、電極材料、催化和超離子導(dǎo)體等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題組在前期工作中，成功制備了Cu7S4、Cu2-xSe雙層納米管陣列。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計和制備了多種空心結(jié)構(gòu)銅硫?qū)倩衔锛{米材料，包括單層和雙層Cu7S4納米盒子，Cu7S4納米十八面體，單層Cu2-xSe納米空心球，Cu2-xSe/Cu7S4異質(zhì)納米空心球和Ag3CuS2納米籠子。著重研究

2、了形成雙層和異質(zhì)等結(jié)構(gòu)后產(chǎn)物的相關(guān)性能變化特點，并就性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了分析。主要內(nèi)容如下： 1.發(fā)展了制備Cu7S4雙層納米結(jié)構(gòu)的方法，并將其應(yīng)用于氣體傳感研究。以Cu2O納米方塊為模板控制合成了壁厚約20 nm，邊長約400 nm且形貌規(guī)則的單層Cu7S4納米盒子。同時以Cu2O納米方塊為模板，采用“內(nèi)向化學(xué)刻蝕法”控制合成了具有同樣外形尺寸和壁厚的雙層Cu7S4納米盒子，并檢測了單、雙層Cu7S4納米結(jié)構(gòu)的熒光性質(zhì)。以合

3、成的Cu7S4納米盒子為傳感材料制作了氨氣傳感器，于室溫下測試了產(chǎn)物的氨氣傳感性能。結(jié)果表明雙層Cu7S4納米盒子相比單層盒子對氨氣的傳感性能有了較大程度的提高，具有更高的靈敏度、更高的穩(wěn)定性以及更短的響應(yīng)時間。雙層結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部盒子獨特的粗糙表面是導(dǎo)致其對氨氣傳感性能提高的重要原因。同時對氨氣傳感機(jī)理進(jìn)行了探討。 2.拓展了“內(nèi)向化學(xué)刻蝕法”，以Cu2O納米球為模板制備了直徑約280 nm、壁厚約20 nm的Cu2-xSe納米空

4、心球。在此基礎(chǔ)上控制合成了具有同樣外形尺寸和壁厚的Cu2-xSe/Cu7S4異質(zhì)納米空心球。并檢測了其光學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)變化特征。研究發(fā)現(xiàn)Cu2-xSe/Cu7S4異質(zhì)納米空心球的紫外光譜吸收峰與單一組分Cu2-xSe相比發(fā)生了明顯的紅移，而熒光發(fā)光峰則發(fā)生了藍(lán)移現(xiàn)象。電化學(xué)檢測結(jié)果表明其在微量羅丹明B檢測方面具有較好的應(yīng)用前景。Cu2-xSe/Cu7S4異質(zhì)納米空心球與單一組分Cu2-xSe納米空心球的光學(xué)及電化學(xué)性能顯著不同，本文對其

5、機(jī)理進(jìn)行了初步探討。 3.制備了一種新穎的Ag3CuS2空心納米結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于氣體傳感。以Cu2O納米方塊和Na2S反應(yīng)控制合成了尺寸約為400 nm的Cu7S4納米十八面體，合成方法簡單，不需要借助加熱或任何表面活性劑的作用。以AgNO3和所制備的Cu7S4納米十八面體為反應(yīng)物，通過簡單的液相離子交換反應(yīng)控制合成了新穎的具有中空結(jié)構(gòu)的Ag3CuS2納米籠子。測試了Ag3CuS2空心納米結(jié)構(gòu)與實心結(jié)構(gòu)室溫下的熒光光譜和對氨氣