硫屬化合物納米材料的水熱合成及生長機理研究.pdf

1、無機半導體納米材料由于具有優(yōu)良的物理化學特性，已經(jīng)引起人們廣泛的關注和深入的研究。而過渡金屬硫族化合物是其重要的組成部分，因其具有獨特的光學、電學、催化、磁學等性質，已展現(xiàn)出廣闊的應用前景，尤其是ⅠB、ⅡB族金屬硫化物應用更為廣泛。為了擴大過渡金屬硫族化合物納米材料的研究及應用領域，本文選擇具有代表性的ZnS、CuS進行制備研究，并提出了每種結構的生長機理，具體研究內容和結果如下:
　　 (1)在不使用任何表面活性劑或模板的情況

2、下，以乙酸鋅和單質硫為原料，采用簡單水熱法制備出海膽狀ZnO和ZnO/ZnS復合材料。海膽狀ZnO產(chǎn)品是由大量表面光滑、橫截面積為正六邊形的納米棒組成;海膽狀ZnO/ZnS復合材料是在海膽狀ZnO納米棒表面鑲嵌許多尺寸約為80nm的ZnS納米粒子而成，由于生長機理不同，復合材料的納米棒端點變得圓滑，不同于純ZnO產(chǎn)品的正六邊形端點。紅外分析結果表明，復合材料中Zn-O鍵的振動吸收峰較純ZnO產(chǎn)品的吸收峰發(fā)生23cm-1左右的紅移。并根據(jù)

3、二者形貌的差異，探討可能的生長機理。
　　 (2)以氫氧化鈉提供堿性環(huán)境、氯化銅和硫代乙酰胺為原料，采用簡單水熱法子160℃下制備出六方相的正六邊形CuS納米空心管，所得產(chǎn)品尺寸均勻，直徑為100-170nm，長度為1.5-3μm。探討了納米空心管結構的生長機理，分析了各種因素（例如:是否加入氫氧化鈉、反應溫度、反應時間、反應物濃度配比）對產(chǎn)品形貌的影響。結果表明，若體系中未加入氫氧化鈉，僅得到相互粘連、雜亂無章的絮狀物;隨著反

4、應溫度的降低，CuS納米空心管尺寸增加;隨著反應時間的增加，產(chǎn)品尺寸也增加;反應物濃度配比增大或減小，產(chǎn)品形貌均為未成形的納米片。在紅外光譜中，1110cm-1位置存在Cu-S鍵的特征吸收峰。紫外可見光光譜表明，隨著反應時間的延長及反應溫度的降低，可見光吸收邊會出現(xiàn)不同程度的紅移現(xiàn)象。
　　 (3)以氯化銅和硫代硫酸鈉為原料，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，采用簡單水熱法于150℃下制備出六方相CuS納米片，產(chǎn)品形

5、貌為正六邊形薄片，形狀規(guī)整、棱角分明、邊緣整齊、兩對角邊之間的長度為270nm左右。初步探討了在CTAB輔助作用下制備正六邊形CuS納米片的生長機理，并對各種實驗條件下（例如:表面活性劑的用量、反應溫度、反應物濃度等）制備的樣品進行詳細分析，得出CTAB在控制形貌方面起著重要作用。紅外分析表明，1085cm-1位置存在Cu-S鍵的特征吸收峰，比CuS納米空心管的吸收峰發(fā)生25cm-1的紅移。紫外可見光光譜表明，不同的納米結構形貌會產(chǎn)生明