CdS納米晶的分子簇直接熱解法制備及其結構與性能.pdf

1、本文以(Me4N)4[S4Cd10(SPh)16]分子簇為單源前驅體，采用直接熱解法，在十六胺（HDA）中合成了尺寸可控的CdS量子點，研究了反應條件對CdS量子點生長過程的影響規(guī)律，闡明了其反應機制；采用上述分子簇為前驅體，在單一表面活性劑體系中成功制備了具有量子限域效應的 CdS納米棒，系統(tǒng)研究了反應條件對CdS納米晶形貌的影響規(guī)律，揭示了CdS納米棒的形成機制；在此基礎上，利用無機分子簇的離子交換作用，以分子簇(Me4N)2[Co

2、4(SC6H5)10]和(Me4N)4[S4Cd10(SPh)16]為前驅體，合成了Co摻雜的CdS量子點和納米棒，研究了Co摻雜對CdS納米晶結構和性能及生長過程的影響規(guī)律。
　　研究發(fā)現(xiàn)，采用分子簇直接熱解法制備的 CdS量子點為纖鋅礦結構，形貌規(guī)則，結晶度高，呈現(xiàn)明顯的量子尺寸效應，并具有強的熒光發(fā)射。在 CdS量子點的生長過程中，隨著反應溫度的升高，量子點粒徑逐漸增大，其變化可分為兩個階段：較低溫度下，CdS粒徑增長緩慢，

3、量子點形核過程占主導地位；反應溫度升高到190℃以上，CdS粒徑隨溫度升高迅速增大，量子點進入快速生長階段。隨著反應時間的延長，CdS量子點的粒徑逐漸增大，其尺寸分布隨反應進行而窄化。在 CdS量子點的生長過程中出現(xiàn)了形核和長大兩個獨立的階段，這兩個階段在單一溶劑體系中實現(xiàn)了自動分離。該方法簡單可控，反應條件溫和，可高產率制備CdS量子點（>10g/L）。
　　試驗結果表明，所制備的 CdS納米棒形貌均一，尺寸分布窄，長徑比約為9

4、:1左右；納米棒沿c軸生長，為纖鋅礦結構。CdS納米棒呈現(xiàn)出明顯的量子限域效應，并具有較大的斯托克位移現(xiàn)象。CdS納米晶的形貌隨反應條件改變而變化，其中單源前驅體濃度對 CdS納米晶的形貌起決定性的作用，低濃度下產物為量子點，較高濃度下為直鏈納米棒，高濃度下為分枝狀納米棒。若制備均一的納米棒，反應前驅體濃度應在合成量子點濃度的二倍以上。提高反應溫度和延長反應時間均有利于 CdS納米棒的形成。若制備均勻的、具有較大長徑比的 CdS納米棒，

5、反應溫度應在190℃以上，反應時間應在5h以上。CdS納米棒的形成遵循定向吸附機制，反應驅動力為偶極吸引力，CdS納米晶的形貌取決于偶極吸引和位阻作用之間的相互關系。
　　Co摻雜的CdS量子點（CdS:Co）為近球形的顆粒，形貌均勻，尺寸分布窄，結晶度高，其結構為纖鋅礦結構。Co離子摻雜在 CdS晶格內部，使得 CdS:Co量子點具有室溫鐵磁性。CdS:Co量子點呈現(xiàn)量子限域效應，熒光峰相對于 CdS量子點略有紅移。利用前驅體熱