發(fā)布時間：2017-05-15 17:03

  本文關(guān)鍵詞：銅基二元、三元硒、碲化合物納米晶體的液相控制制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,銅基二元、三元硫?qū)倩衔?由于具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)而廣泛應(yīng)用于太陽能電池、熱電轉(zhuǎn)換和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。此外,半導(dǎo)體-金屬異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)作為新型的功能材料因其異質(zhì)界面的存在展現(xiàn)出一些新的性質(zhì)而引起了廣泛關(guān)注。眾所周知,材料自身的組成、結(jié)構(gòu)、形貌和尺寸對其性能有著重要的影響作用。因此,發(fā)展新的合成方法探索其生長機(jī)理,得到特定的目標(biāo)產(chǎn)物對于提升材料性能和應(yīng)用有著重要的意義。本論文旨在通過溶劑熱注入法控制合成銅基二元、三元硫?qū)倩衔锛{米材料并探索了其生長機(jī)理和性質(zhì),取得的具體研究成果歸納如下：1.首次通過溶劑熱注入法以二苯基二硒醚和無水氯化亞銅為反應(yīng)前驅(qū)體、十八烯和油胺分別為溶劑和表面活性劑得到了尺寸均一、單分散的八面體Cu2-xSe納米晶體。X-射線衍射、電鏡和組分分析證實八面體的Cu2-xSe納米晶體為立方相。研究探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間以及表面活性劑對Cu2-xSe納米晶體的影響并提出了相應(yīng)的生長機(jī)理。此外,Ⅰ-Ⅴ測試表明八面體Cu2-xSe納米晶體在光探測領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。2.發(fā)展了三元CuFeSe2納米晶體的液相合成方法。首次通過溶劑熱注入法以乙酰丙酮銅、乙酰丙酮鐵和二苯基二硒醚為前驅(qū)源在油胺和油酸介質(zhì)中成功制備出高質(zhì)量、形貌尺寸均一、單分散的準(zhǔn)立方體CuFeSe2納米顆粒。X-射線衍射、電鏡和組分分析表明CuFeSe2納米顆粒為四方晶相且平均粒徑大小～18 m。研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控實驗參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)物CuFeSe2納米晶體的形貌由準(zhǔn)立方體轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐�。光學(xué)和光電性能研究表明實驗合成的CuFeSe2納米晶體在可見-近紅外光區(qū)域均有吸收,可以作為一種良好的吸光材料使其在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。磁學(xué)性質(zhì)研究表明CuFeSe2納米晶體在4K和300K分別具有鐵磁性和順磁性。3.第一次通過溫和的種子介導(dǎo)方法合成了Cu2SnSe3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)。光學(xué)研究發(fā)現(xiàn)Cu2SnSe3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)在可見-近紅外光范圍具有較強(qiáng)的吸收,進(jìn)而增強(qiáng)了Cu2SnSe3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的光電探測和光催化性能。為了探明該過程中的機(jī)理,我們首先研究了Cu2SnSe3和Au之間的能帶結(jié)構(gòu)�；谀軒Ю碚摰挠行щ娮�-空穴分離的機(jī)理解釋了Cu2SnSe3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)比Cu2SnSe3在光電和光降解方面具有更好性能的原因。此外,該異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的合成方法為其它半導(dǎo)體-金屬異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的控制制備提供了有益的借鑒。4.首次利用液相合成方法控制制備得到立方相Cu2SnTe3納米晶體。運(yùn)用溶劑熱注入法,以二氧化碲,乙酰丙酮銅和四苯基錫為前驅(qū)源在油胺和正十二硫醇溶液中合成了高質(zhì)量、形貌尺寸均一的單分散Cu2SnTe3納米晶體。該研究的重要性在于該方法有效避免了價格高昂、危險和空氣敏感的有機(jī)膦(例如三辛基膦或者三丁基膦)試劑的使用,該研究為其它碲化物納米結(jié)構(gòu)的控制制備開創(chuàng)了新途徑。該三元Cu2SnTe3納米晶體在可見-近紅外光范圍有較強(qiáng)的吸收,且其帶隙能約為1.18 eV。光電測試表明,基于Cu2SnTe3納米晶體組裝的光探測器具有優(yōu)異的探測性能和穩(wěn)定性能。
【關(guān)鍵詞】：溶劑熱注入法 半導(dǎo)體納米晶體 異質(zhì)納米結(jié)構(gòu) 配體交換 Cu_(2-x)SeCuFeSe_2 Cu_2SnSe_3-Au Cu_2SnTe_3 磁性 光催化 光探測器
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 第一章 銅基二元、多元硫?qū)偌{米晶體的研究進(jìn)展12-42
• 1.1 引言12-13
• 1.2 銅基二元、多元硫?qū)偌{米晶體的合成13-24
• 1.2.1 模板法13-14
• 1.2.2 超聲化學(xué)法14-16
• 1.2.3 溶劑熱法16-24
• 1.3 銅基二元、多元硫?qū)偌{米晶體的應(yīng)用24-27
• 1.3.1 氣敏傳感器24-25
• 1.3.2 熱電轉(zhuǎn)換25-26
• 1.3.3 太陽能電池26-27
• 1.4 本論文選題背景和研究內(nèi)容27-30
• 參考文獻(xiàn)30-42
• 第二章 Cu_(2-x)Se八面體納米顆粒的可控合成、生長機(jī)理和性能研究42-58
• 2.1 引言42-43
• 2.2 實驗部分43-44
• 2.2.1 試劑43
• 2.2.2 Cu_(2-x)Se八面體納米顆粒的制備43
• 2.2.3 產(chǎn)物表征43-44
• 2.2.4 簡易光電器件的組裝及性能測試44
• 2.3 結(jié)果與討論44-52
• 2.3.1 物相、形貌、結(jié)構(gòu)及組分表征44-46
• 2.3.2 反應(yīng)溫度對產(chǎn)物的影響46-47
• 2.3.3 反應(yīng)時間對產(chǎn)物的影響47-49
• 2.3.4 表面活性劑對產(chǎn)物的影響49-50
• 2.3.5 Cu_(2-x)Se八面體納米晶體的生長機(jī)理50-51
• 2.3.6 光電性能測試51-52
• 2.4 本章小結(jié)52-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 第三章 CuFeSe_2納米晶體的可控制備和性能研究58-78
• 3.1 引言58
• 3.2 實驗部分58-60
• 3.2.1 試劑58-59
• 3.2.2 準(zhǔn)立方體CuFeSe_2納米晶體的制備59
• 3.2.3 產(chǎn)物表征59-60
• 3.2.4 簡易光電器件的組裝及性能測試60
• 3.3 結(jié)果與討論60-71
• 3.3.1 物相、形貌、結(jié)構(gòu)表征60-62
• 3.3.2 化學(xué)態(tài)及組分表征62-63
• 3.3.3 反應(yīng)時間對產(chǎn)物的影響63-64
• 3.3.4 表面活性劑對產(chǎn)物的影響64-67
• 3.3.5 CuFeSe_2納米晶體的磁學(xué)性質(zhì)67-68
• 3.3.6 CuFeSe_2納米晶體的光學(xué)性質(zhì)和光電性能測試68-71
• 3.4 本章小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 第四章 Cu_2SnSe_3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的可控制備、光電和光催化性能研究78-98
• 4.1 引言78-79
• 4.2 實驗部分79-81
• 4.2.1 試劑79
• 4.2.2 樣品制備79-80
• 4.2.2.1 貴金屬Au源溶液的配制79
• 4.2.2.2 立方相Cu_2SnSe_3納米晶體的制備79
• 4.2.2.3 配體交換79
• 4.2.2.4 Cu_2SnSe_3-Au異質(zhì)納米晶體的制備79-80
• 4.2.3 產(chǎn)物表征80
• 4.2.4 簡易光電器件的組裝以及性能測試80
• 4.2.5 光催化降解亞甲基藍(lán)測試80-81
• 4.3 結(jié)果與討論81-91
• 4.3.1 物相、形貌、結(jié)構(gòu)表征81-85
• 4.3.2 Cu_2SnSe_3-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理85-86
• 4.3.3 光學(xué)、光電性能研究86-90
• 4.3.4 光催化性能研究90-91
• 4.4 本章小結(jié)91-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 第五章 Cu_2SnTe_3納米晶體的制備、表征、光學(xué)和光電性能研究98-112
• 5.1 引言98-99
• 5.2 實驗部分99-100
• 5.2.1 試劑99
• 5.2.2 樣品制備99-100
• 5.2.2.1 碲源溶液的配制99
• 5.2.2.2 立方相Cu_2SnTe_3納米晶體的制備99
• 5.2.2.3 配體交換99-100
• 5.2.3 產(chǎn)物表征100
• 5.2.4 簡易光電器件的組裝以及性能測試100
• 5.3 結(jié)果與討論100-106
• 5.3.1 物相、組分、化學(xué)態(tài)表征100-102
• 5.3.2 形貌、結(jié)構(gòu)表征102-104
• 5.3.3 Cu_2SnTe_3納米晶體的光學(xué)、表面性質(zhì)、光電性能研究104-106
• 5.4 本章小結(jié)106-107
• 參考文獻(xiàn)107-112
• 第六章 總結(jié)與展望112-114
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與取得的其它研究成果114-116
• 致謝116

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本文編號：368318