硫化物半导体纳米材料的控制合成

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本论文基于液相法合成硫化物半导体纳米材料的方法,通过调节反应条件,从而达到控制产物形貌的目的。通过简单的水热合成技术在乙醇-水混合溶液中合成了星形树枝状的PbS单晶以及花状的CdS晶体;在乙醇-水混合溶液中超声合成了ZnS微球。对所制备的纳米材料进行了表征,对它们的生长机理进行了讨论。  本论文的主要内容归纳如下:  1.在阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)共同调控的作用下,利用水热合成技术控制合成了六臂星形树枝状PbS单晶,考察了反应时间、反应温度、表面活性剂的选择、铅源的选择以及反应物浓度等条件对PbS形貌的影响。结果表明,增加反应时间并没有改变其形貌,而尺寸相应增加;反应温度和表面活性剂的类型以及反应物的浓度对其形貌的影响比较大。温度为40oC时,只有很少的枝状结构生成,星形结构消失;当温度增加到120oC时,枝状结构消失;当只有表面活性剂CTAB或SDS单独存在时,不能生成均匀的星形枝状结构,通过调节CTAB和SDS的比例(3:1~7:1)得到了均匀的六臂星形树枝状PbS;同时铅源的选择及反应物浓度亦对其形貌产生了很大的影响,用硝酸铅代替醋酸铅得到的是不对称的多臂结构,而反应物浓度增大时生成了星形树枝状PbS,但是枝状结构已经不明显。此外,对六臂星形PbS晶体的形成机理进行了初步探讨。  2.以CTAB为模板剂,利用水热合成技术,成功地制备了具有新颖结构的花球状硫化镉纳米晶。整个 CdS球形结构由片状的次级结构所组成。考察了表面活性剂的选择,反应温度以及表面活性剂CTAB的浓度对CdS的形貌的影响。同时,对花状 CdS纳米晶的形成机理进行了初步探讨。我们推测,在表面活性剂的调控下,CdS首先形成了小的纳米粒子,这些纳米粒子聚集生长为纳米片,纳米片继续组装生长为花状结构。  3.运用超声辅助水热合成技术制备了硫化锌微球。当阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)共同存在时,超声空化作用可以使混合表面活性剂形成囊泡结构,为硫化锌的形成提供微环境,进而生长为微球。考察了反应时间、超声时间对ZnS形貌及尺寸的影响。通过实验发现,随着水热时间和超声时间的延长,ZnS的形貌并没有改变,只是球的直径相应增大。此外,我们对硫化锌微球的形成机理进行了初步探讨。
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