銅硫屬化合物空心納米結構的設計、制備與相關性能研究.pdf

1、銅的硫屬化合物作為一類重要的半導體材料，在太陽能電池、納米開關、熱電轉換器、電極材料、催化和超離子導體等方面具有廣闊的應用前景。 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。本文在此基礎上進一步設計和制備了多種空心結構銅硫屬化合物納米材料，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異質納米空心球和Ag3CuS2納米籠子。著重研究

2、了形成雙層和異質等結構后產物的相關性能變化特點，并就性能與結構的關系進行了分析。主要內容如下： 1.發(fā)展了制備Cu7S4雙層納米結構的方法，并將其應用于氣體傳感研究。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“內向化學刻蝕法”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納米結構的熒光性質。以合

3、成的Cu7S4納米盒子為傳感材料制作了氨氣傳感器，于室溫下測試了產物的氨氣傳感性能。結果表明雙層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時間。雙層結構以及內部盒子獨特的粗糙表面是導致其對氨氣傳感性能提高的重要原因。同時對氨氣傳感機理進行了探討。 2.拓展了“內向化學刻蝕法”，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。在此基礎上控制合成了具有同樣外形尺寸和壁厚的Cu2-xSe/Cu7S4異質納米空心球。并檢測了其光學和電化學性質變化特征。研究發(fā)現(xiàn)Cu2-xSe/Cu7S4異質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)生了藍移現(xiàn)象。電化學檢測結果表明其在微量羅丹明B檢測方面具有較好的應用前景。Cu2-xSe/Cu7S4異質納米空心球與單一組分Cu2-xSe納米空心球的光學及電化學性能顯著不同，本文對其

5、機理進行了初步探討。 3.制備了一種新穎的Ag3CuS2空心納米結構，并將其應用于氣體傳感。以Cu2O納米方塊和Na2S反應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物，通過簡單的液相離子交換反應控制合成了新穎的具有中空結構的Ag3CuS2納米籠子。測試了Ag3CuS2空心納米結構與實心結構室溫下的熒光光譜和對氨氣