激光液相合成金屬硫族納米材料及其性能研究.pdf

1、金屬硫族以其具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)特性，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在光探測(cè)器、光降解、電化學(xué)催化等領(lǐng)域，探索合成金屬硫族納米材料的新方法具有重要的意義。激光液相燒蝕法是一種常溫、綠色、高效的納米材料合成工藝。本論文選取金屬硫族納米材料（CdS、CdTe、NiO/NiFe-LDH等）為研究對(duì)象，采用激光液相合成法得到了CdS、CdTe納米線及NiO/NiFe-LDH復(fù)合納米材料，并將其用于光響應(yīng)、電化學(xué)催化等領(lǐng)域。
　　1.采用激光液相激活

2、催化劑（Laser-activated-catalyst,LAC）技術(shù)首次在單晶Si基體上室溫制備了CdS、CdTe、CdSeTe納米線，詳細(xì)研究了LAC技術(shù)生長(zhǎng)納米線的影響因素。實(shí)驗(yàn)表明，前驅(qū)體的活性是決定納米線是否生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。前驅(qū)體濃度、激光能量密度及激光輻照時(shí)間影響納米線的質(zhì)量。將得到的CdS納米線進(jìn)行光響應(yīng)測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，偏壓為2.0V時(shí)，相比于暗電流，光電流信號(hào)提升了6倍。通過(guò)on-off測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該光響應(yīng)器件具有良好的循

3、環(huán)穩(wěn)定性。
　　2.首次發(fā)展激光驅(qū)動(dòng)Au催化劑吸附/解吸附（the laser driven ab/desorption，LDAD）技術(shù)在單晶Si基體上制備了垂直CdTe納米線陣列。深入探討了LDAD技術(shù)制備納米線陣列的生長(zhǎng)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，在催化劑吸附過(guò)程中，Au納米顆粒與Cd顆粒均吸收脈沖激光至高溫狀態(tài)，由于兩者的親和力較強(qiáng)，因此Cd原子可以很容易地?cái)U(kuò)散到Au原子內(nèi)部，使得兩者相互融合形成AuCdx納米顆粒。在解吸附過(guò)程中，Au

4、Cdx納米顆粒吸收激光至高溫狀態(tài)，輻射熱量使得Te前驅(qū)體分解出Te原子，并與之反應(yīng)生成CdTe納米線陣列。呈直立狀態(tài)的納米線陣列密度高，尺寸分布均一，克服了LAC技術(shù)制備納米線稀疏且隨機(jī)分布的缺點(diǎn)。將其進(jìn)行光響應(yīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在偏壓為-1.0V，光電流信號(hào)比暗電流增加了600％。
　　3.采用激光液相燒蝕法在尿素水溶液中得到了NiO/NiFe-LDH復(fù)合納米材料。研究發(fā)現(xiàn)，隨著初始合金靶材中Ni含量的增多，產(chǎn)物中NiFe-LDH含量增

5、加。將得到的NiO/NiFe-LDH復(fù)合納米材料用于堿性溶液中OER的性能測(cè)試（1M KOH），結(jié)果表明，在電流密度為10mA/cm2時(shí)，其過(guò)電位僅為270mV vs RHE。將NiO/NiFe-LDH復(fù)合材料負(fù)載至碳纖維上，固定電流密度為10mA/cm2，OER穩(wěn)定性測(cè)試10h后，其過(guò)電位變化不大，僅增加6mV。
　　4.利用表面活性劑CTAB陽(yáng)離子配體保護(hù)和模板效應(yīng)，采用水熱法合成了三維多孔尺寸均一的CdS納米花。將其用于光降