探索纳米结构铋、铁硫化物材料的制备及性质研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文纳米结构铋、铁硫化物材料的制备及性质研究姓名：邱沫申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张卫新20090401纳米结构铋、铁硫化物材料的制备及性质研究摘要金属硫化物纳米材料由于具有特殊的光、电、热、磁等性质使其在光热、光电、催化、传感、超导、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。本文采用不同的化学路径制备了多种纳米结构Bi2S3和NaFeS2·2H20，探讨了它们的形成机理并研究了其光学和水汽传感性能。开展了Bi2S3空心微米环和纳米管的合成与表征。在水热和室温条件下将Bi(N03)3·5H20水解分

2、别得到圆片状和棒状水解产物，以这两种水解产物为前驱物，分别与少量硫离子溶液反应并用适量稀硫酸溶液将产物充分溶解，最终制备出Bi2S3空心微米环和纳米管。Bi2S3微米环的内径约卜1．5gm，外径约1．5-2gm，由平均尺寸为100nm的纳米晶粒组装而成。Bi2S3纳米管的横截面呈四方形，边长大约400．1000nrll，管壁厚约100nm。实验还对Bi2S3微米环和Bi2S3纳米管的形成机理进行了探讨，并研究了不同形貌Bi2S3的荧光性质。分别探索了NaFeS2-2H20纳米线束和放射状纳米纤维的合成和表征。采用蒸发诱导自组装

3、方法，在不使用任何表面活性剂和有机溶剂的前提下，通过加热蒸发FeS04和硫离子水溶液的混合物，制备直径为50—100nm、长度达几十微米NaFeS2-2H20纳米线束。采用水热方法制备了直径约300nm，长度约十几微米的纳米纤维组装的放射状NaFeS2"2H20纳米材料。实验结果表明，NaFeS2"2H20纳米线束的形成经历了三个典型阶段：NaFeS2．2H20微米花球、NaFeS2·2H20纳米棒和NaFeS2·2H20纳米线束。其形成机理可能是晶体分裂与晶粒定向生长同时作用的结果，蒸发温度是最终形成NaFeS2"2H20纳

4、米线束的重要因素。放射状NaFeS2·2H20纳米纤维的形成可能是晶体分裂的结果。同时，实验还研究了NaFeS2·2H20纳米线束对水汽的传感性质。关键词：纳米结构；Bi2S3；NaFeS2-2H20；光学性质；水汽传感PreparationandPropertiesofNanostructuredBismuth

5、IronSulfidesABSTRACTDuetotheirparticularoptical，electrical，thermalandmagneticproperties，nanostructuredmetals

6、ulfideshavegreatpotentialapplicationsinthefieldofthermoelectronics，optoelectronics，catalysis，sensors，superconductorandsolarceils．Inthisdissertation，variousmorphologiesofnanostructuredbismuthsulfideandironsodiumsulfidehavebeenpreparedbydifferentchemicalmethods．Thepos

7、sibleformationmechanismforthemhasbeenproposedandtheopticalandhumidity—sensingpropertieshavebeenstudied．Large—scaleanduniformBi2S3microringsandnanotubeshavebeensuccessfullypreparedandcharacterized．WhenBi(N03)3·5H20ishydrolyzedviaahydrothermalwayat1000C，disk—likeprecu

8、rsorscanbeobtained；whenitishydrolyzedatroomtemperature，rod-likeprecursorscanbeobtained．Thenwiththeas—preparedprecursorsassacrificialtemplates，precursor／Bi2S3core／shellstructuresareobtainedbyimmersingtheprecursorsinS扣sourcesolution，andfinallyBi2S3microringsandnanotub

9、esarepreparedaftercompletelydissolvingtheinnerprecursorcoresbyimmersingthecore／shellstructuresinthesulfuricacidsolution．Theas—preparedBi2S