CdSe和CdTe纳米材料的制备及表征

论文摘要

目前,纳米半导体材料CdSe、CdTe因具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应等特殊的性质,受到了越来越多研究者的重视,这些纳米半导体材料在固体发光、红外、激光、压电效应等器件方面有着广泛的应用前景。反相微乳液法因不需要特殊的仪器和极端条件,且产物具有粒径可控、高分散性、形貌可控等优点,使得利用反相微乳液法制备纳米材料具有重要意义。本研究利用反相微乳液法制备CdSe纳米线、中空结构CdSe以及CdTe的纳米颗粒,并对结构、形貌、粒径进行表征,初步分析了各种产物的形成机理。采用CTAB/正己烷/异丁醇/水溶液四组分体系,制备了直径约为10nm、长度可达2um的CdSe纳米线。研究了陈化时间、水与表面活性剂的比值（W）、表面活性剂浓度、反应物浓度对产物的形貌和稳定性的影响,结果表明在W=43,反应物浓度为0.2mol/L,CTAB浓度为0.044 mol/L时适宜合成CdSe纳米线。用X-射线粉末衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对产物的结构、粒径、形貌进行了分析和表征,并借助于TEM分析结果初步探讨了CdSe纳米线的生长机理。在W=44,反应物浓度为0.4mol/L,CTAB浓度为0.045mol/L条件下,改变水的加入形式,合成了CdSe空心球、空心纳米管、竹节状纳米管多种中空结构材料。用XRD、TEM和EDS对产物的结构、粒径、形貌进行了分析和表征。通过不同反应程度下的TEM结果分析中空结构的形成机理。在氮气的保护下,在W=40,反应物浓度为0.2 mol/L,CTAB浓度为0.044 mol/L,合成了直径为4050nm的CdTe纳米颗粒。用XRD、TEM和EDS对产物的结构和形貌进行了分析和表征。通过不同条件下的TEM结果进一步研究了陈化时间、水与表面活性剂的比值、加水形式对CdTe形貌的影响,简单阐述形成机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 简介半导体纳米材料
• 1.1.1 光学特性
• 1.1.2 光催化特性
• 1.1.3 光电转换特性
• 1.1.4 介电与压电特性
• 1.2 纳米半导体的表征手段
• 1.2.1 X-射线电子衍射（XRD）
• 1.2.2 透射电子显微镜（TEM）
• 1.2.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.3 纳米材料的合成方法
• 1.3.1 化学气相沉积法（CVD）
• 1.3.2 模板法
• 1.3.3 水热/溶剂热法
• 1.4 微乳液/反胶束法
• 1.4.1 微乳液定义及性质
• 1.4.2 反相微乳液的结构、特征参数及组成
• 1.4.3 影响反相微乳液制备纳米材料的主要因素
• 1.4.4 反相微乳液的反应方式和机理
• 1.5 本论文的实验工艺
• 1.5.1 微乳液的制备技术
• 1.5.2 工艺流程图
• 2 微乳液法制备 CdSe 纳米线
• 2.1 实验药品
• 2.2 样品的制备
• 2.2.1 微乳液体系的制备
• 2SeSO₃ 的制备'>2.2.2 Na₂SeSO₃的制备
• 2+络合物的制备'>2.2.3 Cd²⁺络合物的制备
• 2.2.4 CdSe 纳米材料的制备
• 2.3 样品的表征
• 2.3.1 XRD 结果
• 2.3.2 EDS 结果
• 2.4 样品的表征结果与讨论
• 2.4.1 CdSe 纳米线的反应条件和反应方程式
• 2.4.2 陈化时间对产物的影响
• 2.4.3 水与表面活性剂的摩尔比（W）对产物的影响
• 2.4.4 反应物浓度对产物的影响
• 2.4.5 表面活性剂浓度对产物的影响
• 2.4.6 反相微乳液法合成CdSe 纳米线的形成机理探讨
• 2.4.7 小结
• 3 微乳液法制备中空微腔结构 CdSe
• 3.1 实验药品
• 3.2 样品制备
• 3.3 样品的表征
• 3.3.1 XRD 结果
• 3.3.2 EDS 结果
• 3.4 样品的表征结果与讨论
• 3.4.1 中空微腔结构的CdSe 的反应条件和反应方程式
• 3.4.2 不同条件下的中空微腔结构的CdSe 的形貌
• 3.4.3 中空微腔结构的CdSe 的形貌的形成机理
• 3.4.4 小结
• 4 微乳液法制备 CdTe 纳米材料
• 4.1 试验药品
• 4.2 样品制备
• 4.2.1 KHTe 的制备
• 4.2.2 CdTe 的制备
• 4.3 样品表征
• 4.3.1 XRD 表征
• 4.3.2 EDS 表征
• 4.4 样品表征结果与讨论
• 4.4.1 水与表面活性剂的摩尔比（W）不同对生成物的影响
• 4.4.2 陈化时间不同对生成物的影响
• 4.4.3 水的加入方式对生成物的影响
• 4.4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集