水热—溶剂热法制备CdS纳米晶的研究

论文摘要

半导体纳米材料由于具有优异的的光、电、热、磁等物性,有非常广阔的应用前景,因而受到广泛的关注。CdS是一种非常重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有较大的禁带宽度（2.42ev）,在光电子器件领域有重要的应用前景。CdS纳米材料在当前纳米材料研究中占有重要的位置,制备出形貌尺寸可控的纳米材料是制备合成工艺研究的重要目标之一。在制备CdS纳米材料的各种工艺中,水热-溶剂热法是一种重要的方法,受到研究者广泛的关注。本文采用低温水热法制备出了由CdS纳米颗粒自组装的CdS亚微米-微米球,讨论了低温水热制备纳米粉体的参数（反应时间、不同溶剂等）对产物的影响;采用溶剂热法（乙二胺溶剂）制备出了CdS纳米棒,系统讨论了制备过程中各种参数（反应时间、反应温度、不同镉源、溶剂热再结晶等等）对其一维生长行为的影响,分析了可能的生长机制。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高倍透射电子显微镜（HRTEM）等测试手段对产物的物相和形貌、微结构进行了讨论;通过光致发光谱（PL）和拉曼谱（Raman）对产物的光学性质进行了分析讨论,得出如下主要结论:1、不同反应体系合成不同形貌的CdS纳米晶:水热法合成了CdS球状微晶,在乙二胺溶剂中合成得到CdS纳米棒;反应温度、反应时间是水热-溶剂热合成CdS纳米晶的关键因素。2、在乙二胺溶剂中,选用不同的镉源影响CdS纳米棒的一维生长行为;采用添加剂辅助溶剂热再结晶的工艺,能够使六方相CdS纳米颗粒转变为CdS纳米棒;在此过程中,不同的添加剂,对CdS纳米棒重结晶生长有不同的影响:硫脲和Na2S2O3能够促进CdS纳米棒的生长,而S粉无此效果;结果分析表明CdS纳米棒是由纳米颗粒取向结晶生长而成。3、产物的光谱图分析显示:CdS纳米晶的拉曼（Raman）谱峰出现红移,而CdS纳米晶的光致发光（PL）谱峰出现蓝移。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 纳米技术的发展史
• 1.2 纳米材料的应用研究进展
• 1.2.1 纳米磁性材料的应用研究
• 1.2.2 纳米电子材料的应用研究
• 1.2.3 纳米光学材料的应用研究
• 1.2.4 纳米材料在传感器方面的应用研究
• 1.2.5 纳米材料的活性在光催化和陶瓷增韧方面的应用研究
• 1.3 纳米材料的基本特性
• 1.3.1 量子尺寸效应
• 1.3.2 介电受限效应
• 1.3.3 量子隧穿效应
• 1.3.4 库仑阻塞效应
• 1.3.5 小尺寸效应
• 1.3.6 表面界面效应
• 1.4 纳米材料的制备方法
• 1.4.1 物理方法
• 1.4.2 化学方法
• 1.5 CdS 纳米晶特性及其制备
• 1.5.1 CdS 纳米晶的特性
• 1.5.2 CdS 纳米晶的制备方法
• 本文研究目的
• 参考文献
• 第二章水热法制备CdS 自组装微米及亚微米球的生长与表征
• 2.1 引言
• 2.1.1 水热制备粉体的主要方法
• 2.1.2 水热法的特点
• 2.1.3 水热合成CdS 纳米晶的前期研究成果
• 2.2 样品制备及测试
• 2.3 合成机理的讨论
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 反应时间对产物相结构的影响
• 2.4.2 反应时间对产物形貌的影响
• 2.4.3 溶剂对产物形貌的影响
• 2.4.4 产物光学性质的分析
• 2.5 本章总结
• 参考文献
• 第三章 溶剂热法制备CdS 纳米晶的生长与表征
• 3.1 引言
• 3.1.1 溶剂热反应的特点
• 3.1.2 溶剂热法反应的分类
• 3.1.3 溶剂热法常用溶剂
• 3.1.4 溶剂热合成CdS 纳米晶的前期成果
• 3.2 样品制备与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同反应温度下合成产物的XRD 分析及SEM 分析
• 3.3.2 不同反应时间下合成产物的XRD 分析及SEM 分析
• 3.3.3 不同镉源在en 溶剂中合成产物的XRD 及SEM 分析
• 3.3.4 CdS 纳米颗粒原位生长不同时间后产物的SEM 分析
• 3.3.5 产物溶剂热再结晶过程的介绍及溶剂热再结晶后产物的SEM 分析
• 3.3.6 CdS 纳米晶形貌变化的机制讨论
• 3.4 产物的微结构分析
• 3.5 产物的光学性质分析
• 3.6 本章总结
• 参考文献
• 第四章工作总结与展望
• 4.1 工作总结
• 4.2 存在的问题
• 4.2.1 水热-溶剂热合成过程中的团聚现象
• 4.2.2 产物形貌的控制
• 4.3 后继工作展望
• 4.4 本章总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢