硒化物和锌掺杂硒化镉纳米晶的溶剂热合成及表征

论文摘要

近年来,纳米半导体材料由于其独特的光、电性能,一直是十分活跃的研究领域。如何实现对纳米半导体材料形貌的有效控制是现如今困扰科学家的难题之一。目前已开发了多种方法用于纳米半导体材料的制备,三维半导体纳米材料的制备技术也有了较大的发展,但以往的制备方法多数须使用苛刻的反应条件并且反应条件难达到。寻求合理的合成方法,以实现对三维半导体纳米粒子的形貌控制已成为纳米技术与多学科交叉领域的研究热点之一。本论文把溶剂热技术拓展到三维纳米金属硒化物的制备中,合成出新颖形貌的纳米/微米花、纳米片及纳米棒,分析了晶体的形成机理。通过透射电镜、场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱仪（EDS）、紫外-可见光谱仪（UV-VIS）对合成的纳米/微米晶进行了结构表征分析与光学性能测试。已经完成的主要工作包括以下三个方面:1.圆锥花状硒化锌微结构的溶剂热法制备及结构表征以乙二胺-乙醇为溶剂,采用溶剂热法成功合成了具有六个圆锥“花瓣”的花状硒化锌微结构。SEM结果表明,每个圆锥形花瓣长约3μm,宽约2μm,且尺寸均一;XRD结果表明,所得到的圆锥花状结构是由ZnSe纳米片层堆积而成,属于六方晶型。2.锌掺杂硒化镉Cd1-xZnxSe（x = 0.1-0.3）纳米片的溶剂热法制备与结构表征以乙二胺为溶剂,采用溶剂热法在180℃下分解相应的混合金属前驱体反应12 h合成出晶形均匀,厚度不到20 nm的刺状Cd0.9Zn0.1Se纳米片;反应24 h合成出晶形良好,厚度不到50 nm的菊花花瓣状Cd0.9Zn0.1Se纳米片。XRD结果表明,所得产物是六方相纤锌矿结构。UV-VIS分析表明,Cd1-xZnxSe（x = 0.1-0.3）纳米片与同种方法制得的CdSe相比,发生了明显的蓝移现象。3.锌掺杂硒化镉Cd1-xZnxSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的溶剂热法制备与结构表征以水合肼为溶剂,采用溶剂热法在180℃下分解相应的混合金属前驱体（x = 0.1-0.3）反应12 h成功合成了Cd1-xZnxSe（x = 0.1-0.3）纳米棒。当以1 mmol乙酸锌和9 mmol乙酸镉配比（x = 0.1）进行反应,可得到结晶较好、长度约为50-100nm的松树枝状Cd0.9Zn0.1Se纳米短棒;当以2 mmol乙酸锌和8 mmol乙酸镉配比（x = 0.2）进行反应,得到晶形均匀、长度约为100-200 nm的Cd0.8Zn0.2Se纳米棒,纳米棒大规模均匀树枝状生长;当以3 mmol乙酸锌和7 mmol乙酸镉配比（x = 0.3）进行反应,得到的产物为大量结晶良好、长度约为200-300 nm的Cd0.7Zn0.3Se树枝状长纳米棒结构。UV-VIS分析表明,Cd1-xZnxSe（x = 0.1-0.3）纳米棒有明显的蓝移现象;并且随着反应物浓度的增加,Cd1-xZnxSe的吸收峰逐渐蓝移。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米金属硒化物的结构与特性
• 1.1.1 纳米金属硒化物的结构
• 1.1.2 纳米金属硒化物的特征
• 1.2 纳米金属硒化物的制备方法
• 1.2.1 模板法
• 1.2.2 气相法
• 1.2.2.1 高温热蒸发法（高温固体气相法）
• 1.2.2.2 气-液-固（VLS）法
• 1.2.3 液相法
• 1.2.3.1 微乳法或反胶束法
• 1.2.3.2 沉淀法
• 1.2.3.3 胶体化学工艺（溶胶凝胶法）
• 1.2.3.4 水热、溶剂热法
• 1.3 纳米金属硒化物的表征
• 1.3.1 结构分析
• 1.3.2 晶态分析
• 1.3.3 化学成分分析
• 1.4 溶剂热条件下晶体生长机理
• 1.5 纳米金属硒化物的应用开发
• 1.6 选题的目的和意义
• 第二章 圆锥花状硒化锌微结构的溶剂热合成及结构表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器和试剂
• 2.2.2 圆锥花状硒化锌微结构的制备
• 2.2.3 圆锥花状硒化锌微结构的表征
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 圆锥花状硒化锌微结构的XRD 分析
• 2.3.2 圆锥花状硒化锌微结构的SEM 分析
• 2.3.3 圆锥花状硒化锌微结构的能谱分析
• 2.3.4 圆锥花状硒化锌微结构的UV-VIS 分析
• 2.4 溶剂热过程中圆锥花状硒化锌微结构的形成机理探讨
• 2.5 圆锥花状硒化锌微结构合成的影响因素
• 2.5.1 反应时间的影响
• 2.5.2 添加剂的影响
• 2.6 小结
• 1-XZN_XSE （X =0.1-0.3） 纳米片/纳米棒的溶剂热合成及结构表征'>第三章 锌掺杂硒化镉CD_1-XZN_XSE （X =0.1-0.3） 纳米片/纳米棒的溶剂热合成及结构表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器和试剂
• 1-XZN_XSE （X = 0.1-0.3） 纳米片'>3.3 以乙二胺为溶剂合成CD_1-XZN_XSE （X = 0.1-0.3） 纳米片
• (1-x_Zn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的制备'>3.3.1 锌掺杂硒化镉Cd₍1-x_Zn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的制备
• 1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的表征'>3.3.2 锌掺杂硒化镉Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的表征
• 3.3.3 实验结果与讨论
• 1-xZn_xSe（x = 0.1）纳米片的影响'>3.3.3.1 反应时间对合成Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1）纳米片的影响
• 1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的影响'>3.3.3.2 反应物浓度对合成Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米片的影响
• 1-xZn_xSe（x = 0.1）纳米片的影响'>3.3.3.3 添加剂种类对合成Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1）纳米片的影响
• 1-xZn_xSe 纳米片的生长机理讨论'>3.3.3.4 溶剂热过程中Cd_1-xZn_xSe 纳米片的生长机理讨论
• 3.3.4 小结
• 1-XZN_XSE （X = 0.1-0.3） 纳米棒'>3.4 以水合肼为溶剂合成CD_1-XZN_XSE （X = 0.1-0.3） 纳米棒
• 1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的制备'>3.4.1 锌掺杂硒化镉Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的制备
• 1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的表征'>3.4.2 锌掺杂硒化镉Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的表征
• 3.4.3 实验结果与讨论
• 1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的影响'>3.4.3.1 反应物浓度对合成Cd_1-xZn_xSe（x = 0.1-0.3）纳米棒的影响
• 1-xZn_xSe（x = 0.3）纳米棒的影响'>3.4.3.2 溶剂对合成Cd_1-xZn_xSe（x = 0.3）纳米棒的影响
• 3.4.4 小结
• 结论
• 一、主要内容及创新
• 二、有待进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录