硒基納米材料的制備及其催化和熱電性質(zhì)研究.pdf

1、環(huán)境污染與能源危機(jī)是現(xiàn)代人類(lèi)文明所面臨的兩大難題。水污染物的催化降解是環(huán)境治理領(lǐng)域的重點(diǎn)之一，而熱電材料則是一種能將廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男履茉床牧?。本論文在?guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用水熱法及膠體油相法制備了四種硒基納米材料及其復(fù)合物，研究了它們?cè)诖呋盁犭婎I(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
　　主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.Co0.85Se-TiO2薄膜的水熱合成及其對(duì)對(duì)硝基苯酚與水合肼的催化降解
　　在實(shí)驗(yàn)室前期合成Co0.85Se納

2、米薄膜的基礎(chǔ)上，以鈦酸正四丁酯(TBOT)為鈦源、乙二醇與一次水為溶劑，在氨水的輔助下，水熱合成了Co0.85Se-TiO2納米復(fù)合薄膜，探討了氨水對(duì)復(fù)合物合成的影響。采用X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)及選區(qū)電子衍射(SAED)等測(cè)試技術(shù)對(duì)合成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成和形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，尺寸約為10nm的TiO2顆粒被均勻地負(fù)載在了類(lèi)石墨烯狀的Co0.85Se表面。利用比表面積測(cè)試(BET)手段

3、得出復(fù)合材料的比表面積(199.3 m2 g-1)大于單一的Co0.85Se薄膜（55.17 m2 g-1）和TiO2顆粒(19.49 m2 g-1)的比表面積。催化性質(zhì)測(cè)試表明，相較于Co0.85Se和TiO2，Co0.85Se-TiO2納米復(fù)合物表現(xiàn)出最佳的催化還原對(duì)硝基苯酚（4-NP）及降解水合肼的活性，僅分別用時(shí)10分鐘和8分鐘。對(duì)復(fù)合材料的循環(huán)測(cè)試結(jié)果表明其對(duì)4-NP具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換效率。探討了復(fù)合物催化活性提高的原因。

4、　　2.Cu2SnSe3-Ag、CuFeSe2-Ag納米復(fù)合物的合成及其熱電性質(zhì)研究
　　基于實(shí)驗(yàn)室前期的工作，采用膠體油相法合成了單分散性良好的Cu2SnSe3(CTSe)、CuFeSe2(CISe)、Ag納米晶。利用X-射線(xiàn)衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)等測(cè)試技術(shù)對(duì)兩種合成樣品的物相組成、形貌和粒徑進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示所合成的CTSe與CISe均為粒徑在8 nm左右的納米晶，合成的Ag納米顆粒(Ag NPs)的粒徑則

5、為4nm，且能很好地分散在三氯甲烷中。通過(guò)一種簡(jiǎn)單的滴加法向CTSe與CISe摻入了一系列特定比例的Ag納米顆粒，將其熱壓制得了測(cè)試用塊體。相關(guān)的熱電測(cè)試表明在以CTSe為基體摻雜Ag NPs的熱電材料中，CTSe-1％ mol Ag樣具有最佳的熱電優(yōu)值(zT=0.23，655 K)，相較純相CTSe(zT=0.18，655 K)提高了27％，討論了其熱電性能不佳的原因;對(duì)于以CISe為基體摻雜Ag NPs的熱電材料，探討了其電傳輸性能

6、，結(jié)果顯示CISe-1％ mol Ag在高溫區(qū)(＞550 K)具有最佳的電傳輸表現(xiàn)，而CISe-5％ mol Ag樣則在中低溫區(qū)(＜550K)具有最佳的電傳輸性能。
　　3.單分散CuAgSe納米晶的油相合成及其熱電性質(zhì)研究
　　將Se粉于室溫下溶入油胺(OM)與正十二硫醇(DT)的混合液，攪拌均勻后作為硒源，注射到特定溫度下的以油胺為溶劑的CuCl、AgNO3陽(yáng)離子源溶液中反應(yīng)一定時(shí)間，以膠體油相法成功地制備了純組分的Cu

7、AgSe納米晶。采用XRD、EDX、TEM等手段表征了產(chǎn)物的組成與形貌，探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及溶劑種類(lèi)對(duì)CuAgSe合成的影響，確定了最佳的反應(yīng)條件。采用紅外(FT-IR)表征了樣品在洗滌前后表面的基團(tuán)殘留情況。收集足夠樣品兩份，采用氨基鈉的甲醇溶液洗滌掉納米晶表面的有機(jī)基團(tuán)后，對(duì)其中一份進(jìn)行煅燒處理，采用熱重分析(TG-DTA)測(cè)定了樣品的熱穩(wěn)定性，以選擇合適的熱壓溫度與熱電測(cè)試區(qū)間。將材料熱壓成致密的圓形塊體后，在適宜的溫度區(qū)

8、間對(duì)其熱電性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明， CuAgSe洗樣在中低溫β相時(shí)具有較好的熱電性能，在410K左右時(shí)其zT值達(dá)到0.35;進(jìn)入α相(＞478 K)后其熱電性能隨著溫度上升迅速增加，567 K時(shí)達(dá)到0.44;樣品在478 K時(shí)會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，同時(shí)由N型半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)镻型半導(dǎo)體，這使得其在熱電控制器件領(lǐng)域也具有潛在應(yīng)用。經(jīng)煅燒處理的CuAgSe樣品不會(huì)發(fā)生N-P轉(zhuǎn)換，其zT值總體上隨著溫度上升而不斷增加，在567 K時(shí)達(dá)到最大值0.72，