過渡金屬氧屬納米半導(dǎo)體材料的液相合成、性能及潛在應(yīng)用的研究.pdf

1、過渡金屬氧屬半導(dǎo)體納米材料因普遍具有特殊的結(jié)構(gòu)和及其卓越的物理化學(xué)性質(zhì)，因而引起科研工作者越來越多的興趣和關(guān)注。一維Ag2Mo3O10·1.8H2O納米線與一維β-AgVO3納米帶，屬于層狀過渡金屬氧化物半導(dǎo)體材料。它們分別具有大約2.8eV和2.5eV的禁帶寬度，在可見光區(qū)域具有強(qiáng)烈的吸收峰。通過光輻射的誘導(dǎo)作用，表面結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致材料具有可調(diào)控的光學(xué)性能，如發(fā)光、光催化活性及表面增強(qiáng)拉曼性能。兩種納米材料的層狀結(jié)構(gòu)中具有可以自由移動(dòng)

2、的銀離子，所以具有一定的導(dǎo)電性，從而在微電子、納米電子器件上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。此外，這些氧化物材料具有優(yōu)越的抗菌性和氣敏性，因而可以用于食品產(chǎn)業(yè)中。
　　 另外所研究的半導(dǎo)體納米材料是模擬生物磁小體的水溶性磁性Fe3S4納米復(fù)合顆粒。它能夠存在于自然界中，但通常情況下只能由藏身于海底或者湖底的趨磁細(xì)菌在無氧條件下合成。文中介紹了一種簡單的液相合成方式，大量合成出具有磁性的Fe3S4納米復(fù)合材料(Fe3S4MNCs)。β-環(huán)糊精

3、(β-CD)和聚乙二醇(PEG)的加入使得材料具有很好的水溶性、穩(wěn)定性和生物相容性;而這些性質(zhì)使得該材料在納米生物生物技術(shù)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。此外，作為硫鐵化合物的一個(gè)衍生物半導(dǎo)體材料，硫鐵-胺有機(jī)無機(jī)雜化材料，也越來越引起科研工作者的興趣。這種材料具有特殊的“三明治”層狀結(jié)構(gòu)，且隨著摻雜的有機(jī)物的變化，形貌與結(jié)構(gòu)均發(fā)生微小變化。具體內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 1、利用簡單的水熱方法制得大量的超長三鉬酸銀(Ag2Mo3

4、O10·1.8H2O)納米線，并對其表征，探索出其具有的潛在的應(yīng)用價(jià)值。通過對納米線的熱重和差熱數(shù)據(jù)以及在不同溫度下的物相收集，得到納米線的熱穩(wěn)定性研究;再通過對其進(jìn)行光輻射處理，得到此納米線的光穩(wěn)定性研究。但是，不管利用何種手段，大量的銀都會(huì)從納米線的骨架上原位析出。因此對此納米線進(jìn)行光輻射處理，并根據(jù)其光輻射前后所具有的獨(dú)特性質(zhì)，證明光輻射是可以導(dǎo)致材料物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的一種很有效的手段;同時(shí)，研究此光處理前后的納米線，它們的發(fā)

5、光特性、在可見光區(qū)域的光催化活性、表面增強(qiáng)拉曼檢測以及單根線的電學(xué)特性，使得材料具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。研究結(jié)果表明，這種超長的三鉬酸銀可用作光催化劑、發(fā)光檢測材料、表面增強(qiáng)拉曼襯底，以及在微電子或微傳感器上也具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 2、利用一維單根-AgVO3納米帶和一維Ag2Mo3O10納米線電學(xué)方面的獨(dú)特性質(zhì)，將其做成納米電子器件，我們研究了多種因素對此一維半導(dǎo)體材料電導(dǎo)行為的影響。此兩種銀系過渡金屬氧化物，由于銀離子在

6、其結(jié)構(gòu)中的特殊位置而使得整個(gè)半導(dǎo)體材料具有離子導(dǎo)電作用。通過對納米線/納米帶場效應(yīng)晶體管應(yīng)用的研究分析，這兩種銀系氧化物均為p型半導(dǎo)體材料;通過選取導(dǎo)電性較好的釩酸銀材料，討論這種材料中能夠影響其電學(xué)性質(zhì)的一些因素，得到半導(dǎo)體材料根數(shù)、直徑及光處理時(shí)間對其導(dǎo)電性具有很大的調(diào)控作用。結(jié)果表明此兩種半導(dǎo)體在電子器件方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 3、采用簡單的溶劑熱反應(yīng)方式，制備了高產(chǎn)，水溶性很好的模擬生物磁小體Fe3S4納米顆粒，

7、并根據(jù)其良好的生物相容性研究其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用，如用作核磁共振造影劑和癌細(xì)胞抑制劑。通過X射線衍射光譜和高分辨透射顯微所示，F(xiàn)e3S4納米顆粒具有高度的結(jié)晶性，且在空氣中室溫下保存一段時(shí)間后依然具有良好的穩(wěn)定性。通過磁性分析得知這種納米晶具有鐵磁性行為。其良好的水溶性及生物相容性，使得它們在生物制藥方面具有良好的應(yīng)用價(jià)值，如核磁共振成像及癌細(xì)胞抑制。
　　 4、采用簡單的水熱反應(yīng)方式合成出以有機(jī)胺為模板的FeS-amine有機(jī)無

8、機(jī)雜化材料，采用擴(kuò)展X光吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)的手段輔助分析雜化材料的特殊結(jié)構(gòu)，并研究具有特殊結(jié)構(gòu)的材料所具有的磁學(xué)特性，期望用于可調(diào)控的磁學(xué)器件。通過水熱方法可以合成出大量的硫鐵-胺無機(jī)有機(jī)雜化材料，它是一種窄禁帶雜化半導(dǎo)體材料，具有獨(dú)特的三明治形狀的層狀結(jié)構(gòu)。研究了有機(jī)胺對材料的影響，發(fā)現(xiàn)此種雜化材料隨著摻雜胺的不同而具有不同的形貌。采用XAFS手段分析此雜化材料的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)無機(jī)硫鐵層之間鐵-胺結(jié)合物和獨(dú)立胺分子隨摻雜的胺材料