半导体CdS和ZnO纳米材料的制备、表征及性能研究

论文摘要

鉴于半导体CdS和ZnO纳米材料在材料科学中的重要地位以及液相法控制合成纳米材料所具有的操作简便、条件温和、产物形貌结构有效可控等优点。我们采用简单、温和的液相体系,通过对体系参数的调节来制备形貌、尺寸可控的半导体CdS和ZnO纳米材料;探索体系参数对产物形貌、结构的影响;并对所得产物的生长机理及其光学、电学、热力学等性质进行了初步探讨。具体研究内容如下:1.不同温度(25 oC和31 oC),不同溶剂(水和乙二醇)的条件下,以半导体CdS为目标物,通过等温滴定热量的方法研究了CdS纳米晶成核生长过程的热力学性质,并分析讨论了溶剂、温度对产物尺寸、形貌以及产物热力学性质的影响。结果表明:不同的条件合成制备出具有不同尺寸的CdS纳米晶,并且不同尺寸的CdS纳米晶热力学函数不同,即具有不同的热力学性质。从而证实了材料的形貌和尺寸对性质有着重要影响。2.采用三种不同的微乳液辅助水热的方法制备出具有各种形貌和尺寸的ZnO纳米材料,如:纳米线、纳米棒、纳米管,米粒状、三角状、手榴弹状及片状纳米结构等。分析讨论了产物形貌和尺寸的演变规律及影响因素。研究表明:体系的ω值、水热温度、反应物初始浓度、水热时间、制备途径等都对产物的形貌产生一定的影响。3.对典型形貌ZnO纳米材料的形貌结构进行了详细的表征,并分析讨论了其生长机理。4.对典型形貌ZnO纳米材料的荧光、电化学及热力学性质进行了分析和比较。结果表明ZnO纳米材料各方面的性质具有形貌效应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的概述
• 1.2.1 纳米材料的基本概念
• 1.2.2 纳米材料的基本特性
• 1.2.3 纳米材料的制备方法
• 1.3 CdS 纳米材料的研究进展
• 1.4 ZnO 纳米材料的研究进展
• 1.5 论文选题和主要内容
• 第2章 硫化镉纳米晶的合成及等温滴定量热研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 CdS 纳米晶的合成
• 2.3 结果分析与讨论
• 2.3.1 ITC 结果分析
• 2.3.2 TG/DTA 分析
• 2.3.3 XRD、TEM 分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 各种形貌氧化锌纳米材料的制备
• 3.1 引言
• 3.2 ZnO 纳米材料的制备
• 3.2.1 实验试剂和仪器
• 3.2.2 制备方法
• 3.3 ZnO 纳米材料的形貌演变及影响因素分析
• 3.3.1 产物形貌随ω值的变化
• 3.3.2 产物形貌随水热温度的变化
• 3.3.3 产物形貌随浓度的变化
• 3.3.4 产物形貌随水热时间的变化
• 3.3.5 产物形貌随锌源种类的变化
• 3.3.6 产物形貌随原始物质滴定方向的变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 典型纳米氧化锌的形貌与结构分析
• 4.1 引言
• 4.2 ZnO 纳米片的制备与表征
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 纳米ZnO 四角结构的制备与表征
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 典型纳米氧化锌的性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 性能表征
• 5.3 荧光性质
• 5.4 电化学性质
• 5.4.1 试剂
• 5.4.2 ZnO 纳米片的电化学性质
• 5.4.3 纳米ZnO 四角结构的电化学性质
• 5.5 热力学分析
• 5.5.1 实验部分
• 5.5.2 热力学分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果