【高分子材料与工程】【毕业设计】纳米CdS及其量子点的制备和性能研究

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1、（20届）本科毕业设计纳米CdS及其量子点的制备和性能研究II摘要:本文结合了水热法和溶剂热法这两种传统的纳米材料制备方法，以氯化镉（CdCl2）和硫代乙酰胺（TAA）为原料，以油酸为包裹剂，在高压釜中以等体积的水和正己烷为溶剂，并借助超声分散，在不同加热温度条件下制备了CdS量子点和纳米棒。通过X射线衍射仪、高分辨透射电镜、扫描电镜和能谱对其晶型、形貌、尺寸和组成进行表征，结果表明：加热温度是CdS晶型和形貌的重要影响因素。关键词:硫化镉；水热-溶剂热法；光学性能IITitleAbstract:Thispaperadoptedhydrothermal-solvothemalmet

2、hod.UsingCdCl2andTAAasstartingmaterials,oleicacidaswrappingagent,waterandN-hexaneofthesamevolumeinautoclaveasthesolvent,withthehelpofsupersonic,CdSquantumdotsandnanorodsweresynthesizedbyhydrothermal-solvothermalmethodunderdifferentheatingtemperatures.AndtheywerecharacterizedbymeansofXRD,HRTEM,

3、SEMandenergyspectraontheircrystalstructures,morphologies,sizesandcomponents.Theresultsshowedthatthecrystalstructuresandsizesoftheas-preparedCdSweremainlyinfluencedbyheatingtemperature.Keywords:CdS;hydrothermal-solvothermalmethod;OpticalpropertiesII目录论文题目ITitleII1绪论11.1引言11.2CdS纳米材料的特性11.2.1表面效

4、应11.2.2小尺寸效应21.2.3量子尺寸效应21.2.4宏观量子隧道效应21.3CdS纳米材料的制备方法31.3.1沉淀法31.3.2模板合成法31.3.3溶剂热法41.3.4微乳液法41.4CdS纳米材料的表征41.4.1形貌表征41.4.2化学组分分析51.4.3光学性质表征及结构分析51.4.4常用计算公式52实验部分82.1实验试剂82.2实验所用设备82.3实验内容82.4分析方法93结果与分析103.1反应温度对CdS晶型的影响103.2反应温度对CdS量子点形貌的影响113.3反应温度对CdS光学性质的影响133.4反应机理研究134结论15致谢16参考文献17嘉

5、兴学院本科生毕业论文（设计）1绪论1.1引言半导体纳米粒子，粒径约在1-100nm之间，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的半导体固体微粒材料。由元素表中的ⅡB族元素（Zn、Cd、Hg）和ⅥA族元素（S、Se、Te等）组成的二元化合物半导体称Ⅱ-Ⅵ族半导体，不仅具有与一般纳米微粒相同的特性，如量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，还具有其它特点：离子键成分比较大，禁带宽度变化范围大，且具有直接跃进的能带结构等优点。因此，Ⅱ-Ⅵ族半导体在固体发光、红外、激光、压电等器件方面有着广泛的应用前景[1]。如CdS就是典型的Ⅱ-Ⅵ族半导体，由于具备了许多奇异的光学、热学、电

6、学、磁学性能和化学活性[2-6]，因而近年来成为研究的热点，广泛应用于发光二极管、太阳能电池、传感器、光催化、非线性光学器件及光电显示等器件，它的制备和性能研究引起了国内外学者的广泛兴趣[7-10]。1.2CdS纳米材料的特性半导体纳米结构不仅具有结构单元的特殊性，如表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应等，而且还具有由于构造单元间量子耦合或协同增强所产生的新效应。这种纳米结构体系容易实现用光、电、磁等进行控制，因此对设计构建纳米功能器件具有重要意义。首先关注的四大效应：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。1.2.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随

7、粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。伴随着粒径的减小，纳米粒子的表面积、表面能都迅速增大。这主要是由于粒径越小，处于表面的原子数越多。表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同。表面原子缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其他原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。例如，金属纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。16嘉兴学院本科生毕业论文（设计）1.2.2小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波