形貌可控硒化銅納米材料的快速制備、表征及光學性質(zhì).pdf

1、微/納米結(jié)構(gòu)銅硒化物，是典型的p型半導體，可廣泛應(yīng)用在太陽能電池，氣體傳感器，電池和熱電轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域。本文通過水熱法和犧牲模板法快速合成出了不同形貌的硒化銅納米結(jié)構(gòu)，并以SEM、TEM、XRD、PL光譜、UV-Vis吸收光譜等對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)及光學性質(zhì)進行了研究，提出了形成機理并分析了不同反應(yīng)條件對產(chǎn)物形貌的影響。此外，還研究了不同條件下Cu(OH)2和CuO前驅(qū)體形貌和結(jié)構(gòu)的變化。具體內(nèi)容如下：
　　1.在0℃下在銅箔基底上快

2、速制備了氫氧化銅納米管陣列膜前驅(qū)物，在室溫下制備了具有納米片狀次級結(jié)構(gòu)的氧化銅微米球。對產(chǎn)物進行了形貌與物相的表征，研究了不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物的量對產(chǎn)物形貌的影響。且以不同溫度下制備的產(chǎn)物為前驅(qū)體使其轉(zhuǎn)化為硒化銅納米結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體的物相與形貌對硒化銅產(chǎn)物的形貌有較大影響。
　　2.采用水熱法以氯化銅、硒粉為原材料，水合肼為還原劑，油胺為助劑合成了尺寸在5~8μm厚度在500 nm的六邊形微米板。采用溶液法以氫氧化銅納

3、米管陣列膜為前驅(qū)體，與以硼氫化鈉為還原劑配置的硒離子溶液反應(yīng)，在室溫下快速制備了分布均勻的相互交叉的尺寸只有幾十納米的六邊形納米片膜。對六邊形納米片膜進行了結(jié)構(gòu)與形貌表征，并研究了其光學性質(zhì)。結(jié)果表明，盡管兩種六邊形硒化銅的尺寸差別較大，但是主要成分都是Cu2-xSe，構(gòu)成六邊形樣品初級粒子的平均粒徑和帶隙能也相似分別在23 nm和2.2 eV左右，此外兩種樣品的熒光發(fā)射光譜也相似，在400~500 nm處都有一個熒光發(fā)射帶，峰值在42

4、0 nm附近。
　　3.在室溫下以高度有序的Cu(OH)2納米管陣列作為犧牲模板合成立方相的Cu2-xSe（x=0.23）隨反應(yīng)時間的延長進一步轉(zhuǎn)化為由交叉薄片組裝成的Cu2-xSe（x=0.13）準管結(jié)構(gòu)并研究了兩種Cu2-xSe結(jié)構(gòu)的形成機理及光學性質(zhì)。結(jié)果表明，構(gòu)成Cu1.77Se的塊狀結(jié)構(gòu)是由許多平行的納米片堆積而成的，隨著反應(yīng)時間的延長，這些層狀結(jié)構(gòu)逐漸分解成相互交叉的納米片。由納米塊構(gòu)成的Cu1.77Se的形成過程遵循

5、“柯肯達爾效應(yīng)”，而從立方塊構(gòu)成的Cu1.77Se結(jié)構(gòu)向由交叉納米片構(gòu)成的Cu1.87Se準管結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的過程是一個“奧斯特·瓦爾德熟化反應(yīng)”過程，并且隨著納米塊到納米塊層狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化過程中其帶隙能從1.91 eV降到1.30 eV。此外，反應(yīng)條件對樣品的形貌影響也較大，溫度升高，從Cu(OH)2納米管前驅(qū)體到具有立方塊狀次級結(jié)構(gòu)的硒化銅再到具有納米片狀次級結(jié)構(gòu)的硒化銅的反應(yīng)進程加快；Na2SO3和NaOH用量必須控制在合適范圍內(nèi)，才能保