铟基硫化物纳米材料的制备与光电性质研究
发布时间：2021-07-04 10:25
纳米半导体材料由于其独特的光学、电学以及催化特性成为近年来的研究热点,已经激起了研究者对于其在光电学、光伏产业以及太阳能电池设备方面的极大兴趣。纳米半导体材料中,铟基硫化物纳米材料由于其在光催化以及太阳能光伏方面有着优异的表现而成为近年来的明星材料。最近,研究者们报道了一系列关于铟基硫化物纳米材料的工作,例如铟基硫化物纳米材料的新的制备方法、应用前景、掺杂以及不同浓度配比对于体材料的影响等等。本文我们着眼于二元和三元的铟基硫化物纳米材料,系统研究了铟基硫化物纳米材料的制备方法、掺杂、调节体材料的元素摩尔比以及反应温度对于样品的光电学性质的影响。本文主要分为三个部分。首先,我们使用水热法成功制备出了In2S3二维超薄纳米片和Cu掺杂In2S3纳米晶体,我们通过调节离子掺杂的量进行铜离子的掺杂研究,制备了具有不同Cu/In摩尔比的掺杂材料,通过对样品吸收特性曲线的研究,我们成功发现了随着掺杂量的不断增大,样品的吸收峰在逐渐发生红移,XRD结果表明随着掺杂水平的增大,样品不断发生着由二元的In2...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的ＴＥＭ图像：（ａ）纯Ｉｎ２Ｓ３；?（ｂ）和（ｃ）分别为《（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．１０和??？（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．６０?的?Ｃｕ?掺杂?Ｉｎ２Ｓ３?纳米片??图２．１给出了不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的纳米片的ＴＥＭ图像，２．１（ａ）展示了没有Ｃｕ??掺杂的纯的ＩｍＳ３纳米片，由图像可知，样品是二维的，有花状的形貌，纳米片??由于非常薄而会起褶皱
Ｅｕ３＋和Ｃｅ３＋的离子半径值均大于Ｉｎ３＋［９７，Ｍ。然而，在我们的工作之中，两个散??射峰的移动方向与之前报道恰恰相反。据报道，Ｃｕ２＋离子掺杂片ＩｍＳ３纳米晶体??会导致样品发生从Ｉｎ２Ｓ３相到＆！１｜１８２相的转变［９９］。正如图２．２所示，Ｃｕ／Ｉｎ摩尔??比接近１．００的样品的ＸＲＤ图谱与四方晶向的ＣｕＩｎＳ２?（ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．２７－０５１９）??ＸＲＤ图谱相吻合，这可以证明样品确实发生了相位转变。ＸＲＤ结果表明，铜??离子成功的掺杂并均匀分布在了?Ｉｎ２Ｓ３纳米片主结构中，这是因为随着Ｃｕ／Ｉｎ摩??尔比的不断增高，铜离子不断占据铟的空位从而使样品发生从二元的Ｉｎ２Ｓ３逐渐??向三元的ＣｕＩｎＳ２转变［＿。??２０??
图２．４掺杂纳米片（Ｃｕ／Ｉｎ＝０．１０）的电流密度随时间变化的特性曲线??本实验中，我们用三电极系统用来研究铜掺杂的二维超薄纳米片的光电响??应。图２．４展示的是１．２?Ｖ的偏压下测得Ｃｕ／Ｉｎ的摩尔比为０．１０的掺杂样品的电??流密度－时间（ＪＶ）曲线。其中，阳极上光激发产生的空穴被ＮａＯＨ电解液消耗??后，电子就可以通过外电路从阳极迁移到Ｐｔ电极。光束发射的时间间隔为３０?ｓ，??光电流测试结果表明铜掺杂的超薄纳米片具有良好的光电流响应。从图２．４也??可看出铜掺杂的样品可以很容易地从完成从开到关的状态切换，这表明样品有??着成为良好的光敏开关的潜质。??２．５本章小结??综上所述，我们用水热法成功制备了?Ｉｎ２Ｓ３以及不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的铜掺杂??ＩｍＳ３二维超薄纳米片，样品稳定性极好，可以在室温下保存数月。样品的ＸＲＤ??图谱表明样品会随Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的不断增大逐渐完成从二元的炉Ｉｎ２Ｓ３到三元的??ＣｕＩｎＳ２相的转变。通过对ＵＶ－可见光吸收光谱的分析研宄，我们发现随着铜的??掺杂水平不断増加，吸收带边会发生红移。当掺杂水平较低时，吸收峰会从??４５０?ｒａｎ逐渐红移到５５０?ｎｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Ag and Sn incorporation in In2S3 thin films[J]. 林灵燕,俞金玲,程树英,陆培民. Chinese Physics B. 2015(07)
[2]聚偏氟乙烯/磺化聚砜共混相容性及超滤膜研究[J]. 孙漓青,钱英,刘淑秀,高以?,姚仕仲. 膜科学与技术. 2001(02)
[3]PP/POE共混合金的研究[J]. 冯予星,刘力,张立群,田明,卢咏来,杨云和,赵阳. 工程塑料应用. 1999(12)
本文编号：3264616
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的ＴＥＭ图像：（ａ）纯Ｉｎ２Ｓ３；?（ｂ）和（ｃ）分别为《（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．１０和??？（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．６０?的?Ｃｕ?掺杂?Ｉｎ２Ｓ３?纳米片??图２．１给出了不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的纳米片的ＴＥＭ图像，２．１（ａ）展示了没有Ｃｕ??掺杂的纯的ＩｍＳ３纳米片，由图像可知，样品是二维的，有花状的形貌，纳米片??由于非常薄而会起褶皱
Ｅｕ３＋和Ｃｅ３＋的离子半径值均大于Ｉｎ３＋［９７，Ｍ。然而，在我们的工作之中，两个散??射峰的移动方向与之前报道恰恰相反。据报道，Ｃｕ２＋离子掺杂片ＩｍＳ３纳米晶体??会导致样品发生从Ｉｎ２Ｓ３相到＆！１｜１８２相的转变［９９］。正如图２．２所示，Ｃｕ／Ｉｎ摩尔??比接近１．００的样品的ＸＲＤ图谱与四方晶向的ＣｕＩｎＳ２?（ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．２７－０５１９）??ＸＲＤ图谱相吻合，这可以证明样品确实发生了相位转变。ＸＲＤ结果表明，铜??离子成功的掺杂并均匀分布在了?Ｉｎ２Ｓ３纳米片主结构中，这是因为随着Ｃｕ／Ｉｎ摩??尔比的不断增高，铜离子不断占据铟的空位从而使样品发生从二元的Ｉｎ２Ｓ３逐渐??向三元的ＣｕＩｎＳ２转变［＿。??２０??
图２．４掺杂纳米片（Ｃｕ／Ｉｎ＝０．１０）的电流密度随时间变化的特性曲线??本实验中，我们用三电极系统用来研究铜掺杂的二维超薄纳米片的光电响??应。图２．４展示的是１．２?Ｖ的偏压下测得Ｃｕ／Ｉｎ的摩尔比为０．１０的掺杂样品的电??流密度－时间（ＪＶ）曲线。其中，阳极上光激发产生的空穴被ＮａＯＨ电解液消耗??后，电子就可以通过外电路从阳极迁移到Ｐｔ电极。光束发射的时间间隔为３０?ｓ，??光电流测试结果表明铜掺杂的超薄纳米片具有良好的光电流响应。从图２．４也??可看出铜掺杂的样品可以很容易地从完成从开到关的状态切换，这表明样品有??着成为良好的光敏开关的潜质。??２．５本章小结??综上所述，我们用水热法成功制备了?Ｉｎ２Ｓ３以及不同Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的铜掺杂??ＩｍＳ３二维超薄纳米片，样品稳定性极好，可以在室温下保存数月。样品的ＸＲＤ??图谱表明样品会随Ｃｕ／Ｉｎ摩尔比的不断增大逐渐完成从二元的炉Ｉｎ２Ｓ３到三元的??ＣｕＩｎＳ２相的转变。通过对ＵＶ－可见光吸收光谱的分析研宄，我们发现随着铜的??掺杂水平不断増加，吸收带边会发生红移。当掺杂水平较低时，吸收峰会从??４５０?ｒａｎ逐渐红移到５５０?ｎｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Ag and Sn incorporation in In2S3 thin films[J]. 林灵燕,俞金玲,程树英,陆培民. Chinese Physics B. 2015(07)
[2]聚偏氟乙烯/磺化聚砜共混相容性及超滤膜研究[J]. 孙漓青,钱英,刘淑秀,高以?,姚仕仲. 膜科学与技术. 2001(02)
[3]PP/POE共混合金的研究[J]. 冯予星,刘力,张立群,田明,卢咏来,杨云和,赵阳. 工程塑料应用. 1999(12)
本文编号：3264616
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3264616.html
