金屬氧化物和硒化物半導(dǎo)體納米材料的可控合成與性能研究.pdf

1、金屬氧化物和硒化物半導(dǎo)體納米材料因其優(yōu)異的光、電、熱、磁性能，成為化學(xué)、材料、物理等領(lǐng)域的重要研究方向之一?？茖W(xué)研究表明，材料的性能和應(yīng)用取決于其晶型、形貌、尺寸和組成等，因此，金屬氧化物和硒化物半導(dǎo)體納米材料結(jié)構(gòu)和形貌的控制合成不僅具有重要的理論意義，而且還可以拓寬半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用范圍。本論文在金屬氧化物和硒化物納米材料的液相合成新途徑及調(diào)控合成新方法等方面進(jìn)行了探索性研究。
　　 離子液體是在室溫下完全由離子組成的有機(jī)溶

2、劑，由于其特殊的物理和化學(xué)性能在無(wú)機(jī)納米材料合成方面引起人們廣泛的關(guān)注。開發(fā)新的合成方法，對(duì)金屬氧化物和硒化物進(jìn)行控制合成，同時(shí)拓展離子液體的應(yīng)用研究是本論文的重點(diǎn)。具體的研究?jī)?nèi)容包括：
　　 (1)離子液體為前驅(qū)物對(duì)硒化銅和硒化鋅進(jìn)行調(diào)控合成。首先，以離子液體甲基亞硒酸1－丁基-3-甲基咪唑鹽([Bmim][SeO2(OCH3)])為硒源，通過(guò)水熱法制備了Cu2－xSe顆粒狀納米晶、CuSe六方納米片和Cu2-xSe多面體狀微

3、米晶。在制備過(guò)程中，以水為反應(yīng)溶劑，通過(guò)調(diào)節(jié)前驅(qū)物中硒和銅的原子數(shù)比和反應(yīng)溫度即可有效地對(duì)產(chǎn)物的物相和形貌進(jìn)行調(diào)控。更重要的是，離子液體不僅是反應(yīng)物，而且對(duì)CuSe納米片的生成起到了模板劑的作用。吸附在CuSe(001)品面的離子液體陽(yáng)離子之間存在的π－π相互作用導(dǎo)致CuSe在[001]方向的生長(zhǎng)受到抑制，最終得到片狀CuSe。然后，同樣以[Bmim][SeO2(OCH3)]為前驅(qū)物，采用簡(jiǎn)單方便的水熱法一步合成ZnSe納米空心球，其形

4、貌均勻且分散性良好，而且在反應(yīng)過(guò)程中，離子液體既是反應(yīng)物，又是穩(wěn)定劑。性能研究表明所得ZnSe納米空心球在紫外可見光譜中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的量子尺寸效應(yīng)。
　　 (2)離子液體－水復(fù)合溶劑熱法調(diào)控合成硒化鋅和硒化鎘。首先，采用復(fù)合溶劑熱法，以[Bmim]Br-H2O為溶劑，制備出ZnSe空心微球，其平均粒徑約為1μm，具有良好的分散性和優(yōu)異的光學(xué)性能。其次，在離子液體-水復(fù)合溶劑熱體系中，以Na2SeO3和Na2SeSO3為硒源，通過(guò)調(diào)

5、節(jié)反應(yīng)參數(shù)，分別制備出由納米顆粒和納米棒自組裝的CdSe微球。在研究過(guò)程中，利用了離子液體具有高離子傳導(dǎo)性和低表面張力的特性。與一般水熱/溶劑熱相比，離子液體輔助復(fù)合溶劑熱法反應(yīng)體系簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和且環(huán)境友好，是一條制備金屬硒化物納米材料的綠色途徑。
　　 (3)離子液體為模板劑輔助水熱/溶劑熱法制備氧化鐵和硒化鎘。長(zhǎng)鏈離子液體，如[C16mim]Br，由于咪唑陽(yáng)離子上的長(zhǎng)鏈烷基具有很強(qiáng)的疏水性，是類表面活性劑，則在反應(yīng)體系中

6、可作為模板劑使用。利用離子液體的這一特性，我們分別在溶劑熱和水熱體系中制備出由納米顆粒自組裝成的形貌均一、分散性良好Fe3O4納米片和由納米棒組裝而成的樹枝狀CdSe微晶。這種離子液體為模板劑輔助的水熱/溶劑熱法設(shè)備簡(jiǎn)單，條件溫和，產(chǎn)量高，可以推廣到制備其它具有特殊形貌和性能的納米材料。
　　 (4)水熱法調(diào)控合成α-MnSe和MnSe2微米晶。除了采用離子液體輔助的水熱/溶劑熱反應(yīng)法，本論文還采用簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)體系，以SeO2

7、和MnCl2為前驅(qū)物，N2H4·H2O為還原劑，成功地制備出高結(jié)晶度的立方體MnSe2和多面體α-MnSe微晶。其中，制備的MnSe2立方體具有較小的尺寸，其晶棱在5-10μm范圍內(nèi)，α-MnSe具有新穎的多面體形貌，且大多數(shù)為八面體。我們首次采用SeO2為硒源來(lái)制備硒化錳。SeO2不僅具有高反應(yīng)活性，且對(duì)產(chǎn)物的尺寸和形貌均有影響。這種以SeO2為硒源的反應(yīng)途徑為合成其它金屬硒化物提供了一個(gè)新方法。
　　 總之，本文主要提出了關(guān)