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题目:金属硫化物纳米材料的低温前驱物硫化法合成、表征及特性研究

关键词:金属硫化物;纳米材料;低温前驱物硫化法;磁性;拉曼;光致发光

  摘要

金属硫化物半导体材料由于其在环保、光学、磁学和催化等方面的应用引起了世界范围内科学家的广泛关注。如何合理控制纳米材料的生长过程,进而实现对其尺寸、维度、组成的调控,对于深入研究结构与物性的关联、并最终实现按照人们的意愿设计合成功能材料具有重要的意义。本论文在金属硫化物纳米结构液相合成、形成机理及特性等方面进行了有益的探索。以硫化镍的合成为突破口,建立了合成金属硫化物纳米结构的低温前驱物硫化法。以Ni纳米链为前驱物,通过硫化Ni纳米链前驱物设计并实现了硫化镍链式管的合成;通过实验条件的调控,进而实现了硫化镍海胆状结构的合成,对二种形貌的演变过程进行了研究,并提出了这两种结构的生长机理。磁性测试结果表明两种结构均呈现顺磁性,而拉曼结果表明硫化镍链式管在5mw的激光功率下发生了光降解,而硫化镍海胆状结构较为稳定,没有发生光降解。发展了低温前驱物硫化法这一途径,通过对粒径2nm的Pb纳米粒子的硫化,实现了硫化铅六足状结构的合成,并对其生长过程进行了详细的研究,进而提出了六足状结构的生长机理。并探讨了不同反应条件、方法对PbS形貌的影响。高分辨结果表明PbS六足状结构为沿晶向定向生长的单晶。拉曼结果表明PbS六足状结构对于激光的功率非常敏感,在0.5mw即发生了光降解。在硫化锌及硫化钴的合成上,进一步对低温前驱物硫化法进行了检验。实现了硫化锌蓬松球状纳米颗粒及硫化钴线团状纳米链的合成,并对高温、直接硫化法对于硫化锌及硫化钴形貌的影响进行了探讨,验证了低温前驱物硫化法的优越性。对ZnS纳米粒子的光致发光及拉曼特性进行了初步的研究。光致发光结果观察到半高宽为72nm较强的位于420nm的缺陷发光带,而拉曼结果显示硫化锌纳米颗粒对于激光的功率并不敏感。通过低温前驱物硫化法对金属硫化物(硫化镍、硫化铅、硫化锌、硫化钴)的合成丰富了合成特殊金属硫化物纳米结构的内容,并为其它金属硫化物纳米材料的合成提供了可以借鉴的宝贵思路。