1、金屬硫族半導(dǎo)體納米材料由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能,在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景.而且他們也可作為微/納米器件的組裝單元,對微/納米器件的性能起到?jīng)Q定性的作用,因此研究半導(dǎo)體納米材料的結(jié)構(gòu)、形貌及控制合成技術(shù)具有重要的意義.由于銅的硫族化合物(如氧化亞銅、硫化銅、硒化銅)、氧化鋅及鉛的硫族化合物(硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛)等材料在催化、光電轉(zhuǎn)化、發(fā)光、壓電、氣敏、熱電等有著廣泛的應(yīng)用前景而成為材料化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.以往的研究表明材料

2、的性能和應(yīng)用不僅取決于其本身的結(jié)構(gòu)、晶型及組成,而且其尺寸和形貌對材料的性能和應(yīng)用也起到?jīng)Q定性的作用,因而對半導(dǎo)體納米材料的尺寸和形貌進(jìn)行可控的合成不僅具有理論上的意義而且可拓寬納米材料的應(yīng)用范圍.在本文的研究中,我們使用簡單而且溫和的水溶液濕化學(xué)反應(yīng)方法,控制合成了具有規(guī)整形貌和結(jié)構(gòu)的氧化亞銅納米/微米晶體,并以此為基礎(chǔ)通過簡單的化學(xué)轉(zhuǎn)化制備了具有新穎拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的硫化銅多面體中空納米晶和多種形貌的硒化銅中空微/納米晶,進(jìn)一步使用溫和的乙

3、醇濕化學(xué)反應(yīng)合成了直徑小于10納米的一維納米氧化鋅單晶材料并研究了其光學(xué)性能,最后通過微波輻照輔助法制備了具有枝形結(jié)構(gòu)的硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛的樹枝形微晶.本文的主要研究內(nèi)容包括: 1.不同形貌和粒徑的cu<,2>O模板物微/納米材料的可控合成. 制備了具有立方體、八面體、球形多孔和一維納米結(jié)構(gòu)的Cu<,2>O納米/微米材料.當(dāng)以抗壞血酸作還原劑制備Cu<,2>o立方體時(shí),隨PVP的增加,立方體的顆粒的大小變小.而且,隨

4、著加入的Na0H的濃度的增加,Cu<,2>O納米顆粒的尺寸也相應(yīng)的增加.使用鹽酸羥胺作還原劑時(shí),得到八面體的Cu<,2>O微晶,改變反應(yīng)條件得到一維和立方體Cu<,2>O的混合物及多孔顆粒. 2.中空籠狀硫化銅和硒化銅多面體的模板犧牲法控制合成及形成機(jī)理. 基于以上工作的基礎(chǔ),以Cu<,2>O立方體模板首次通過模板犧牲法合成了具有高度對稱結(jié)構(gòu)的cu<,7>S<,4>十八面體中空半導(dǎo)體材料,并通過反應(yīng)參數(shù)的控制,成功地通過

5、化學(xué)"雕刻"技術(shù)得到了具有窗口結(jié)構(gòu)的十八面體中空硫化銅多面體,研究表明我們可以在不同尺度的納米表面進(jìn)行化學(xué)"打孔".論文進(jìn)一步以立方體、八面體和球形形貌的Cu<,2>O作為模板犧牲物,合成了具有立方體、八面體及球形結(jié)構(gòu)的中空Cu<,2-x>se晶體.基于Kirkendall效應(yīng)和晶體生長理論對其中空結(jié)構(gòu)和多面體結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了討論.這些工作已經(jīng)先后以快訊發(fā)表在JACS和Chem.Commun,JACS審稿人給予較高評價(jià),認(rèn)為該工作是

6、一項(xiàng)原創(chuàng)性的工作,可排在功能材料合成前20(top20). 3.具有極小直徑的一維ZnO納米材料的合成及光學(xué)性能研究. 在室溫條件下制備了直徑為5-10納米,長徑比可調(diào)的一維ZnO納米材料,研究了反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物濃度等對產(chǎn)物形貌的影響.研究表明一維氧化鋅納米顆粒的長徑比隨反應(yīng)時(shí)間的延長而變大,隨著NaOH含量的增加,產(chǎn)物的長徑比相應(yīng)的有所增加.其光學(xué)性能研究表明所制備的一維ZnO具有完美的晶體結(jié)構(gòu).論文進(jìn)一步通過水熱合成

7、法制備了直徑約為10納米的一維ZnO納米材料,并且討論了不同溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物的比例對形貌的影響.研究表明乙醇胺的加入有助于該一維材料的自組轉(zhuǎn).相關(guān)研究發(fā)表在Nanotechnology,并獲當(dāng)月下載topl0. 4.三維結(jié)構(gòu)PbE(E=S,Se,Te)的微波合成. 以硫脲為硫源成功制備了三維結(jié)構(gòu)的PbS樹枝晶,對比實(shí)驗(yàn)表明PbS樹枝晶的形成過程受動力學(xué)條件控制,反應(yīng)前驅(qū)物的濃度對形貌有著非常大的影響.如果反應(yīng)前驅(qū)物