Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ-,2-族硫化物亞穩(wěn)結構的溶劑熱合成與表征.pdf

1、本論文進一步探索和拓展了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族亞穩(wěn)結構硫屬化合物的化學合成新方法和新技術。在相對溫和的反應條件下，有效地實現(xiàn)常溫常壓下穩(wěn)定存在的亞穩(wěn)結構-纖鋅礦CuInS2和纖鋅礦CuGaS2的控制合成。對纖鋅礦結構的生成規(guī)律和反應機制進行了初步探索并給出了合理的解釋。研究了纖鋅礦CuInS2和CuGaS2的光學性能，并與相應穩(wěn)定相的光學性能進行比較，尋找晶體結構與性質之間的聯(lián)系，以期發(fā)掘材料新的性質，開拓Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族硫屬化合物的應用領域。同

2、時利用溶劑熱合成方法制備了黃銅礦CuInS2的納米結構。論文的主要內容總結如下： 1.在溶劑熱條件下，探索合成了一些新穎的黃銅礦CuInS2納米結構。使用N，N-二甲基酰胺為溶劑，InCl3·4H2O，CuSO4·5H2O，硫脲為原料，成功制備了黃銅礦CuInS2納米空心球結構。通過跟蹤的CuInS2空心球的生長過程，清晰地觀察到了由實心球向空心球轉變的過程，基于此提出了空心球的Ostward熟化機理。此外，在相似的條件下，以C

3、u(NO3)2·5H2O為銅源，制備了形貌、尺寸均一的黃銅礦CuInS2三維花狀結構。該結構直徑約為3.5μm，由許多厚度大約30 nm的納米片自組長裝而成。反應溫度、反應時間及銅源對CuInS2三維花狀結構的制備都有著非常重要的影響。并對制得的黃銅礦CuInS2納米結構的光、電性能進行了初步表征。 2.以乙醇胺溶劑，通過溶劑熱法成功制備了亞穩(wěn)結構的纖鋅礦CuInS2。纖鋅礦CuInS2的結構特點是：Cu，In原子無序占據陽離子

4、位置。探索了纖鋅礦CuInS2形成的影響因素和規(guī)律，根據所觀察到的實驗事實，認為快速的動力學控制的反應降低了亞穩(wěn)相成核的能壘，從而實現(xiàn)了亞穩(wěn)相的成核和生長。在這個過程中，溶劑乙醇胺起了關鍵的作用，除了作為溶劑之外，同時還是還原劑，即將Cu2+還原成Cu+；配位劑，乙醇胺分子中的-NH2與Cu2+形成配位。研究了纖鋅礦結構CuInS2的相穩(wěn)定性，觀察到亞穩(wěn)相和穩(wěn)定相之間的相變過程和條件，進一步證實了纖鋅礦CuInS2是一種亞穩(wěn)、高能量相。

5、探討了材料的晶體結構和性能之間的關系，對纖鋅礦結構CuInS2光學性質進行了初步表征，并與傳統(tǒng)的黃銅礦CuInS2進行比較，近紅外吸收光譜證實所制備的纖鋅礦CuInS2與黃銅礦CuInS2具有顯著不同的光吸收性質和帶隙結構。 3.通過精細調控反應條件，選擇合適的反應前驅體和反應介質(單一或混合溶劑)，制備了纖鋅礦CuGaS2。纖鋅礦CuGaS2的結構特點是：Cu，Ga原子無序占據陽離子位置。研究了溶劑類型對纖鋅礦CuGaS2形成