几种硫族化合物超细/异质纳米结构的合成策略及应用研究

发布时间：2021-03-29 08:36

　　传统纳米尺度或单一组分的纳米材料越来越难满足人们对高性能材料日益增长的需求,因此拓展新颖的纳米材料体系迫在眉睫。超细纳米结构（至少有一个维度在5 nm以下）因具有高比例的表面原子以及高度可控的表面和配体间的相互作用,而导致其特殊的反应活性或稳定性。异质纳米结构（多种组分复合在一个纳米单元中）可以集成不同组分的优势以及异质界面特殊的物理化学性质,产生优于单一组分的协同效应或增强效应。硫族化合物纳米材料因其丰富的化学组成和独特的电子结构,在催化、光电器件以及能源转换与存储等领域有着广泛应用,所以基于硫族化合物的超细/异质纳米结构显得尤为重要。但是如何精确制备常规手段难以得到的纳米结构,深入探究其形成机理,进一步揭示其表界面的作用机制是目前亟待解决的关键科学问题。本论文旨在开展硫族化合物超细/异质纳米结构的合成策略和应用研究。我们创造性地发展了一系列基于硫族化合物超细/异质纳米材料的合成方法,并深入研究了这类材料的成核和生长机理,同时借助同步辐射、瞬态光谱以及密度泛函计算等手段进一步探究了所制备纳米材料的表界面电子结构对电催化、光电转换等的作用机制。取得的主要研究成果如下:1.发展了多元软模... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．３硒化镉超薄纳米带的（ａ）和（ｂ）透射电子显微图像、（ｃ）选区电子衍射图和（ｄ）??高分辨透射电子显微图像；（ｅ）层状超薄砸化镉纳米片和（ｆ）单层砸化镉超薄纳米片的形??［６３＿６７］??

ＦｅＰｔ纳米线［６２］，?Ｍａｉｍ等人用来制备磷酸钙和硫酸钡的纤维，Ｑｉａｎ等人用来生长??Ｔｅ纳米线。Ｈｙｅｏｎ等人报道了一种厚度为原子级别其可以精确控制的超薄ＣｄＳｅ??纳米片的合成，这为研究二维量子井提供了很好的基础［６Ｗ７］，如图１．３所示。胶??束或者聚合物作为模板的优势是可以把模板调控和配体调控结合起来，后者常用??来合成各单分散纳米晶，而且还可以用来大规模制备单分散稳定的纳米线，并不??仅仅局限于各向异性的纳米结构。??１．２．１．２配体调控??配体调控法生长纳米线是纳米晶形貌控制的延续。最早的配体调控是通过混??合配体来控制各向异性纤锌矿ＣｄＳｅ纳米棒的生长。道理很简单，一种配体覆盖??在纳米结构的侧，降低它的表面能进而降低生长速率，另一种配体选择性的疏松??的覆盖在两端，这种选择性的覆盖和两端曲面或晶面导致的高化学势促进形成高??长径比的纳米线。有时甚至不需要两种配体，因为不同晶面表面能的差异足以诱??导纳米结构的一维生长。如图１．４所示，Ｑｉａｎ等人通过癸硫醇和油酸的混合配体??控制生长１．７?ｎｍ的Ｃｕ２Ｓ超细纳米线［６８］

面的匹配导致最终形成单晶纳米线。取向搭接的特点是纳米线的直径由纳米晶的??尺寸大小所决定。利用尺寸小于４?ｎｍ的纳米晶的取向搭接就可以制备超细纳米??线。如图１．５所示，Ｗｅｌｌｅｒ等人通过自组装ＰｂＳ团簇的方法合成了大尺寸的超薄??ＰｂＳ纳米片［８８］。超细ＣｄＳｅ纳米线可以在长链胺中利用醋酸镉和硒脲反应，通过??取向搭接生长形成１９３］。所得纳米线的直径可以通过控制反应温度来调节，也可以??通过不同的长链胺来调节。胺的链越长，所得直径越长。理论结果表明，先形成??长径比较小的量子点或量子棒，然后通过取向搭接形成纳米线是能量最低的过??程，这和实验结果一致。在纤锌矿ＣｄＳｅ中，沿着ｃ轴的晶面可以被阳离子或阴??离子完全覆盖，这是在生长过程中形成偶级相互作用的前提。纤锌矿的ＺｎＳｅ，??也可以利用醋酸锌和硒脲在十八胺中反应，通过取向搭接的方式形成超细纳米??线。ＰｂＳｅ纳米晶可以通过取向搭接的方式形成直的或弯曲的纳米线


本文编号：3107270