低温下硫化铋纳米晶的可控合成及机理研究

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1、摘要本论文主要围绕半导体材料Bi2S3的低温合成及其微结构控制展开研究。具体内容如下：首先，将硝酸铋(Bi(N03)3)·5H20的DMF(N，N．二甲基甲酰胺)溶液，缓慢加入到黄原酸钠(C3H70CSSNa)的DMF溶液中，在60．80"C水浴中反应24h，成功制备得到带状硫化铋纳米晶，通过X射线衍射(XRD)，X射线能谱(EDS)，拉曼光谱(Raman)等表征手段分析证明：所得到的产物为正交晶型，且结晶性较好，纯度较高；通过使用透射电子显微镜(TEM)N试分析，得知产物为形貌均一的纳米带，直径为10—20tim，长度为5lun左右，长径比较大：通

2、过紫外．可见光谱分析，根据(仅厅V)2～伽的关系曲线，得到Bi2S3纳米带的魄约为1．67eV，与块体Bi2S3(1．3eV)相比增加了0．37eV，在光电领域有潜在的应用价值。在此实验基础上，通过变换溶液的加入方式，即将的黄原酸钠(Call70CSSNa)的DMF溶液，缓慢加入到硝酸铋(Bi(N03)3)·5H20的DMF溶液中，在60-80"C水浴中反应24h，成功制备得到刺猬状硫化铋微晶，TEM和SEM显示：所得的刺猬状硫化铋微球直径为2-3pro，表面为直径约为10rim的纳米棒束组成。另外，将的黄原酸钠(C3H70CSSNa)的DMF溶液和

3、硝酸铋(Bi(N03)3)·5H20的DMF溶液在室温下混合，然后在80"C水浴中反应12h，制备得的线球状硫化铋微球，这些微球直径也是2-31un，但与前一种不同的是，它是有大量直径约为10rim的纳米带组成。以二硫化碳(cs2)和硝酸铋(Bi(N03)3)·5n20为原料，通过更换反应溶剂，在60-80℃水浴中反应12h至48h，成功制备出梳状和刺球状的硫化铋纳米晶。采用XRD，EDS，Ramal'l等测试手段证明了产物为较纯的Bi2S3晶体；同时对他们进行了透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成产物的形貌进行了表征：前一种方法

4、得到了大量形貌均一的梳状产物，其组成单位，硫化铋纳米棒直径不到10rim，后一种方法得到的是由纳米棒组成的球状团聚体，其直径为2-5pro。最后，通过正交对比实验，研究了在各种条件下产物的结晶度和形貌变化，探讨了各种反应条件对产物形貌的影响及其形成机理。关键词：Bi2s3；纳米材料；半导体：微结构Abstraet硕：t论文AbstractInthisdissertation，thepreparationatalowtemperatureandmicrostructurecontrolofsemiconductorBi2S3werestudied，an

5、dthemaincontentsandresultsalediscussedasfollows：Bismuthsulfide(Bi2S3)nanoribbonswithuniformsizehavebeenpreparedbythereactionofbismuthnitrate((Bi(N03)3)‘5H20)andsodiumO-isopropyldithiocarbonate(xanthate，C3H70CSSNa)at60—80℃for24h，TheproductshavebeencharacterizedbyXRD，EDS，Raman，wh

6、ichshowthattheproductsbelongtotheorthorhombicBi2S3phaseandtheproductsarehighlypure；Transmissionelectronmicroscopic(TEM)studiesrevealtheribbon—likeappearanceofBi2S3、航thadiameterintherangeof10—20nnlandalengthofabout0．5lam；．TheUV—visspectrashowsthatthedirectbanggapenergy(魄)isestim

7、atedtobeabout1．67eV(Egofthebull【Bi2S3is1．3eV)，whichindicatesthattheproducthavepotentialapplicationintheopticalandelectricalareas．Urchin-likeBi2S3microspheresandnetwork—likeBi2S3mocrosphereswithuniforillsizehavebeenpreparedinthismethod．XRDresultshowsthatheproductsbelongtotheorth

8、orhombicBi2S3phase；EDSandRamanshowthattheproductsarehi