金属硫属半导体微纳米材料的制备及其图形化的研究

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1、卜海交通大学博士学位论文金属硫属半导体微，纳米材料的制备及其图形化的研究摘要半导体微，纳米材料具有独特的物理、化学性能，在许多领域具有广泛的应用前景，作为微，纳米器件的基本组成单元之一，对器什的性能也起到决定性作用，因此研究微，纳米粒子的结构、形貌及其控制技术具有重要的实际意义。另外，欲使微，纳米粒子在发光、导电、光电转化等器件中得到有效的应用，将其按照需要的拓扑形貌组装到基片上是不可避免的，因此半导体纳米粒子图形化的技术研究同样具有重要的现实意义。金属硫属半导体化台物包括硫化锌、氧化锌、硫化铅等，

2、均为宽带隙半导体材料．具有优异的发光，光电转化、气敏，压电性能和光催化，有着广泛的应用前景，研究金属硫属半导体化合物的合成、取向与排列以及在二氧化硅、玻璃等基片上的图形化薄膜的生长将为功能性微，纳米器件的制备和应用作出一定的贡献。论文的主要内容包括：．1．采用低温水热法合成了具有多孔壁的中空硫化锌纳米球．研究表明；表面活性剂的浓度、反应温度以及反应时间都是影响硫化锌的结构和形貌的重要园素。当表面活性剂浓度为209／L、反应温度为120℃、反应时间为72hrs时可以得到中空的硫化锌纳米球．对气体等温吸

3、附脱吸实验的研究表明，中空硫化锌球的壁是由许多直径8nm左右的小粒子组成的具有3．7nm孔径的多孔结构，其比表面积达到97m2／g。这种中空球形成的机理主要是反应起始阶段形成的氧化锌粒子在硫源的作_I；Ij下通过柯肯多尔效应转变成的。所制各的硫化锌中空球能够有效的降解含卤的有机污染物，是一种优良的废水处理的催化剂。2．采用超声法合成了氧化锌纳米棒和硫化锌纳米管。超声辐照已经越来越多的在无机材料的合成中披采用。有报道在有机溶剂中采用超声辐照合成了氧化锌纳米棒，但是反应温度较高并且有机溶剂容易造成环境污

4、染。本实验采用简单的水溶液法合成了氧化锌纳米棒。通过改变反应物中锌粉的含量和超声反应方式可以有效的控制氧化锌纳米棒的直径。并在此基础上采用超声辅助硫化，首次成功地制各出一维氧化锌硫化锌线缆和硫化锌纳米管。该技术可以省去移除模板的后处理程序，为制备其他的硫化物的中空管状结构提供了一种新的思路。3．图形化的氧化锌薄膜的制各。首次采用无贵金属催化剂术溶液法在不同尺寸的铜网I上海交通大学博士学位论文上成功的制各了氧化锌的图形，通过改变铜网的尺寸可以得到20pm和70pm两种不同尺寸的图形化的氧化锌微米棒。溶

5、液法的生长方式相对于气相法比较简单，成本较低。另外，无机材料通常在亲水性的玻璃基体表面生长，本文采用微接触印刷法处理玻璃基体，首次在疏水性的OTS表面实现了一维氧化锌的位点选择生长。实验结果表明，通过改变微接触印刷过程中施加的压力可以得到不同于PDMS印章形貌的一维氧化锌的图形。4．棒状硫酸铅和树枝状硫化铅纳米材料的制备。研究了表面活性剂在控制纳米粒子形貌方面的作用，表面活性剂在反应过程中通过吸附和包覆在晶核的表面从而改变各个晶面的增长速度来控制纳米粒子的形貌。通过控制表面活性剂PSS的浓度可以得到

6、球形和捧状的硫酸铅纳米粒子，0．3mM的PSS浓度是球形和棒状的转变浓度；采用不同种类的表面活性剂可以分别得到立方体和树枝状形貌的硫化铅纳米粒子，表面活性剂CTAB在形成树枝状硫化铅形貌中起到控制不同方向晶体生长的作用。文章中还对表面活性剂的作用机理进行了初步的讨论。6．采用低温溶剂热法制备了有序捧列的p-羟基氧化铁纳米棒和六角形貌的口-羟基氧化铁纳米粒子。通过改变实验条件。如硝酸钠的浓度、溶液的pH值以及溶剂的组成可以得到单分散性的纳米棒、成束的纤维状以及六角形貌等不同形貌的阱至基氧化铁纳米粒子，

7、并通过控制反应条件B-羟基氧化铁纳米棒能够在生成的过程中自组装形成规整的有序排列结构。充放电性能实验表明，B-羟基氧化铁是一种高性能的电极填充材料，可以应用在锂离子电池方面。同过对所得到的争羟基氧化铁纳米粒子进行熟处理，可以得到菱形的三氧化二铁纳米粒子。关键词：氧化锌，硫化锌，羟基氧化铁，硫化铅，超声．水热，图形化Ⅱ上海交通大学博士学位论文NAN0．，MlCROSCALEMETALCHALCoGENIDESEMlCONDUCTORPOWDERANDFILMWITHCONTROLLEDPATTERNE

8、DSTRUCTUREAbstractBecauseofthenovelpmpeniesonphysicsandchemistry,microlnanoscalesemiconductorhasgreatprospectinmanyfields．Asoneofthemostimportantbasicundsinmicro／nanodevica．semiconductorplaysanimportantroleinthepropertiesofthesedevices．