低维（VIa族化合物）半导体纳米材料的制备及表征

论文摘要

近年来,低维纳米结构材料由于其能组装成许多特异功能的材料,因而成为一个研究热点。随着研究的深入,各种新颖的低维纳米结构如纳米棒、纳米管、纳米丝、纳米带、纳米薄膜和纳米同轴电缆等相继被发现。同时,一些材料的单纳米结构物性的成功测量以及广泛应用,更加推动了人们对新型低维纳米材料的控制合成和形成机制的探索。 VIa族化合物（如CdSe、ZnSe、CdS等）或者单质（如Te、Se等）都是非常重要的半导体材料,它们在光吸收、光电转换、非线性光学、光催化等方面都有着广泛的应用。水热法是一种基于溶液的化学合成方法,有可能提供一种有效而方便的途径来合成VIa族化合物纳米材料。此方法高效方便,不需要惰性氛围和昂贵的设备,已被广泛用来合成一维结构纳米材料,这也是控制粒子大小、尺寸分布以及材料形貌的非常有效的方法之一。 在本工作中,我们用水热的方法制备出了一系列的VIa族单质和化合物半导体纳米材料（如Se、Te、CdSe、TiO2、ZnO等）,并用TEM、HRTEM、SEM、XRD、XPS、EDX、UV-Vis和PL等分析手段对其形貌、结构以及性能进行了表征。 分别利用乙二胺辅助水热和化学气相沉积的方法制备了单晶Se纳米片和纳米线。实现了直接从颗粒状原料硒粉转化为片状单晶Se的过程,这一SSS（固-液-固）过程可能不同于其它的气相或者液相反应过程。另外用乙二胺辅助水热的方法制备出了一维槽状的单晶Te,研究结果表明这种一维槽状结构的Te具有六方相的晶体结构,并且其一维长轴方向与晶体的[001]方向相平行。 用水热的方法制备了CdSe的纳米棒,研究表明这种硒化物的纳米棒结晶性良好并且晶体沿着特定的方向生长。用中间络合物结构诱导机理解释了这种硒化物纳米棒的形成过程。 量子点（如CdSe和CdS等半导体纳米晶体）由于其量子限域效应、尺寸可调的电学和光学性质以及较强的抗光漂白性质使它们成了光电子学和生物传感等方面最具有吸引力的材料。而在碳纳米管化学修饰的研究过程中,碳纳米管-量子点异质结的研究引起了人们的极大兴趣。在本工作中我们用巯基乙酸作为

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.1.1 纳米材料的诞生及其发展
• 1.1.2 纳米材料的特性
• 1.2 低维纳米材料概述
• 1.2.1 一维纳米材料的制备方法
• 1.2.1.1 水热合成方法
• 1.2.1.2 激光烧蚀法
• 1.2.1.3 气相化学合成法
• 1.2.1.4 模板法
• 1.2.1.5 其它方法简介
• 1.2.2 一维纳米材料的生长机理及表征
• 1.2.2.1 生长机理
• 1.2.2.2 表征
• 1.2.3 一维纳米材料的应用
• 1.2.3.1 纳米传感器
• 1.2.3.2 功能复合材料
• 1.2.3.3 纳米激光器
• 1.2.3.4 逻辑门计算电路
• 1.2.3.5 催化剂
• 1.2.3.6 电池
• 1.3 本论文的工作
• 参考文献
• 第二章 单晶 Se纳米片和纳米线的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及合成方法
• 2.2.1.1 单晶 Se纳米片的制备
• 2.2.1.2 单晶 Se纳米线的制备
• 2.2.2 仪器及表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 TEM和 SEM
• 2.3.2 XRD和 EDX分析
• 2.3.3 HRTEM和 SAED分析
• 2.3.4 反应过程分析
• 2.3.5 单晶 Se纳米线的结构表征
• 2.4 本章结论
• 参考文献
• 第三章 一维槽状单晶 Te的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及合成方法
• 3.2.2 仪器及表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 TEM
• 3.3.3 EDX分析
• 3.3.4 HRTEM和 SAED分析
• 3.3.5 反应过程分析
• 3.3.6 对单晶 Se和单晶 Te形貌差异的推测
• 3.4 本章结论
• 参考文献
• 第四章 一维 CdSe纳米棒的水热合成及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及合成方法
• 4.2.2 仪器及表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 TEM和 SAED
• 4.3.2 XRD和 EDX分析
• 4.3.3 XPS分析
• 4.3.4 形成机理分析
• 4.4 本章结论
• 参考文献
• 第五章 巯基乙酸为稳定剂在 MWCNTs上原位生长 CdSe和 CdS/CdSe量子点
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂及合成方法
• 5.2.1.1 MWCNTs的制备
• 5.2.1.2 CdSe量子点的生长
• 5.2.1.3 CdSe/ CdS量子点的生长
• 5.2.2 仪器及表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 CdSe量子点的表征
• 5.3.1.1 TEM和 HRTEM
• 5.3.1.2 EDX分析
• 5.3.1.3 XRD分析
• 5.3.1.4 XPS分析
• 5.3.1.5 荧光光谱分析
• 5.3.1.6 巯基乙酸的作用
• 5.3.2 CdSe/ CdS量子点的表征
• 5.3.2.1 TEM和 HRTEM
• 5.3.2.2 EDX分析
• 5.3.2.3 XPS分析
• 5.3.2.4 PL分析
• 5.4 本章结论
• 参考文献
• 2纳米管的制备及其在锂离子电池中的应用'>第六章 一维 TiO₂纳米管的制备及其在锂离子电池中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 试剂及合成方法
• 2纳米管'>6.2.1.1 回流法制备TiO₂纳米管
• 2纳米管'>6.2.1.2 水热法制备TiO₂纳米管
• 6.2.2 仪器及表征
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 TEM和 SEM
• 6.3.2 XRD分析
• 6.3.3 酸处理对纳米晶型的影响
• 6.3.4 电化学性能表征
• 6.3.5 锻烧对纳米管电化学性能的影响
• 6.3.6 回流法和水热法制备的纳米管的比较
• 6.4 本章结论
• 参考文献
• 2纳米管及其电化学性能表征'>第七章 微波加热多元醇法制备 Pt载 TiO₂纳米管及其电化学性能表征
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 试剂及合成方法
• 7.2.1.1 纳米管的合成
• 2复合材料的合成'>7.2.1.2 R/TiO₂复合材料的合成
• 7.2.2 仪器及表征
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 TEM和HRTEM
• 7.3.2 XRD分析
• 7.3.3 EDX分析
• 7.3.4 电化学分析
• 7.4 本章结论
• 参考文献
• 第八章 一维 ZnO纳米棒组装成菊花状的研究
• 8.1 引言
• 8.2 实验部分
• 8.2.1 试剂及合成方法
• 8.2.1.1 菊花状 ZnO的制备
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 TEM和 SEM
• 8.3.2 XRD和 EDX分析
• 8.3.3 HRTEM和 SAED分析
• 8.3.4 菊花状 ZnO晶体的组装分析
• 8.4 本章结论
• 参考文献
• 总结
• 致谢
• 附录:博士期间发表的论文
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书