過渡金屬氧屬納米半導體材料的液相合成、性能及潛在應用的研究.pdf

1、過渡金屬氧屬半導體納米材料因普遍具有特殊的結構和及其卓越的物理化學性質，因而引起科研工作者越來越多的興趣和關注。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)域具有強烈的吸收峰。通過光輻射的誘導作用，表面結構的改變導致材料具有可調控的光學性能，如發(fā)光、光催化活性及表面增強拉曼性能。兩種納米材料的層狀結構中具有可以自由移動

2、的銀離子，所以具有一定的導電性，從而在微電子、納米電子器件上具有潛在的應用價值。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業(yè)中。
　　 另外所研究的半導體納米材料是模擬生物磁小體的水溶性磁性Fe3S4納米復合顆粒。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;而這些性質使得該材料在納米生物生物技術領域具有很好的應用前景。此外，作為硫鐵化合物的一個衍生物半導體材料，硫鐵-胺有機無機雜化材料，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”層狀結構，且隨著摻雜的有機物的變化，形貌與結構均發(fā)生微小變化。具體內容主要包括以下幾個方面:
　　 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用價值。通過對納米線的熱重和差熱數據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，大量的銀都會從納米線的骨架上原位析出。因此對此納米線進行光輻射處理，并根據其光輻射前后所具有的獨特性質，證明光輻射是可以導致材料物理化學性質發(fā)生變化的一種很有效的手段;同時，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、表面增強拉曼檢測以及單根線的電學特性，使得材料具有很重要的應用價值。研究結果表明，這種超長的三鉬酸銀可用作光催化劑、發(fā)光檢測材料、表面增強拉曼襯底，以及在微電子或微傳感器上也具有潛在的應用前景。
　　 2、利用一維單根-AgVO3納米帶和一維Ag2Mo3O10納米線電學方面的獨特性質，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體材料電導行為的影響。此兩種銀系過渡金屬氧化物，由于銀離子在

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

7、并根據其良好的生物相容性研究其在生物領域的應用，如用作核磁共振造影劑和癌細胞抑制劑。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晶性，且在空氣中室溫下保存一段時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用價值，如核磁共振成像及癌細胞抑制。
　　 4、采用簡單的水熱反應方式合成出以有機胺為模板的FeS-amine有機無

8、機雜化材料，采用擴展X光吸收精細結構(XAFS)的手段輔助分析雜化材料的特殊結構，并研究具有特殊結構的材料所具有的磁學特性，期望用于可調控的磁學器件。通過水熱方法可以合成出大量的硫鐵-胺無機有機雜化材料，它是一種窄禁帶雜化半導體材料，具有獨特的三明治形狀的層狀結構。研究了有機胺對材料的影響，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構變化，發(fā)現(xiàn)無機硫鐵層之間鐵-胺結合物和獨立胺分子隨摻雜的胺材料