论文部分内容阅读
具有半导体性质的纳米CdS/CdSe材料因其在光电,电学,生物和催化等领域的潜在应用而受到科学家们的广泛关注,在利用CdS或CdSe量子点制备太阳能电池、光化学传感器和生物传感器方面取得了很大进展。现在该领域研究的重点之一是将纳米CdS/CdSe材料和具有各种功能的有机及无机材料进行组合,拓展纳米CdS/CdSe材料的应用范围,从微观结构层次研究CdS/CdSe量子点材料的能级及性质。其难点就是要合成粒度分布均一的的量子点。CdS/CdSe簇合物因有明确的尺度和组成以及空间排列的信息,可以作为纳米CdS/CdSe材料的模型进行研究,因而具有重要的理论和实际意义。本论文通过溶剂挥发和溶剂热方法合成多种具有阴阳离子对的功能镉硫簇合物,研究这些功能簇合物在荧光光谱,紫外可见光谱,以及电化学实验和光电流响应等方面的性质。主要研究内容和结果如下:(1)使用溶剂挥发法合成了阴阳离子对化合物,阳离子为M(Phen)32+(M=Ru,Fe和Ni),阴离子为镉硫T2簇合物(化合物1–3),采用单晶衍射仪分析其结构。讨论了这些化合物各种状态下阴阳离子之间的相互作用包括了π…π堆积作用和C-H…π相互作用以及电荷转移性质。通过光谱实验和理论计算表征了Ru–Phen与Cd–SPh簇组成的阴阳离子之间的电荷转移现象(ACCT)。由于电荷转移作用,使Ru(Phen)32+的荧光发射强度在加入阴离子Cd-SPh簇时发生增强的效果,并解释了荧光增强的产生机理。(2)通过溶剂热法合成了六个阳离子为功能金属配合物[Ru(Phen/Bpy)3]2+的镉硫C2(Cd32)簇和C1(Cd17)簇,CdQ (Q=S, Se)(化合物4–9),硫源和硒源分别为硫脲和硒脲。在较低温度下合成0D的C1–CdSeSRuBpy (7), C1-CdSeSRuPhen (8),和C1–CdSSRuBpy (9),而在较高的温度合成了3D开框架结构的大簇C2–CdSeSRuBpy (4), C2–CdSeSRuPhen (5),和C2–CdSSRuPhen (6)。,其中化合物4和5是首次得到具有壳核结构的纳米CdS/CdSe簇。荧光发射光谱研究发现由于[Ru(Phen/Bpy)3]2+和阴离子CdQ簇之间的相互作用使得其荧光发射波长发生红移和强度增强现象。对化合物4–9在ITO导电玻璃上的光电流响应研究表明:(1)3–D C2簇产生的光电流比0–D C1簇大,(2)含有硒的镉硫簇产生的光电流比只含有硫的镉硫簇的大,(3)在镉硒硫簇光电流实验中发现了明显的暗电流。(3)用溶剂热法合成了阳离子为有机紫罗碱MV阳离子的镉硫属簇合物(化合物10–12)。使用红外光谱和拉曼光谱表征确定了在镉硫簇结构中阳离子的存在。这类化合物因为MV2+有机基团的多电价性质可进行两阶段氧化还原,由于存在MV2+阳离子与镉硫簇阴离子的相互作用和电荷转移,使得MV2(+)的氧化还原电位发生了向负电位移动。对化合物11和12进行了光伏性质的测定,发现其对可见光波长范围的响应比其阳离子为季铵盐的镉硫簇明显增强,且波长响应范围变宽。