鎘系納米材料的氣相合成、結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、獲得結(jié)構(gòu)均勻可控、合成簡(jiǎn)單、性能良好的納米材料一直是材料研究的重要內(nèi)容，探索合成納米材料的新方法及新概念具有重要的理論意義。低維納米材料因其在介觀物理領(lǐng)域及構(gòu)造納米器件方面獨(dú)特的應(yīng)用而受到國(guó)內(nèi)外許多研究小組的廣泛關(guān)注，是未來納電子器件的基本組成單元，在電子、熱電、光電乃至能源等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。
　　金屬鎘因其具有較長(zhǎng)的電子自由程、較快的載流子移動(dòng)速度而成為研究低維物理現(xiàn)象的理想體系。本論文探索了金屬鎘、鎘的硫化物等的氣相合成低

2、維納米材料的方法，一步法制備出了CdS分級(jí)結(jié)構(gòu)的多種形貌、CdS納米棒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、金屬鎘納米墻和納米薄片等低維材料，并進(jìn)行了詳細(xì)的表征和性能測(cè)定，解釋了其生長(zhǎng)機(jī)理和變化規(guī)律。
　　有關(guān)CdS制備一維結(jié)構(gòu)及其分級(jí)結(jié)構(gòu)的機(jī)理，近年來有很多研究者進(jìn)行了研究，主要是利用催化劑的VLS（氣-液-固）機(jī)制或者不加催化劑的VS（氣-固）機(jī)制進(jìn)行。目前利用催化劑制備納米線分級(jí)結(jié)構(gòu)多采用兩步法進(jìn)行，且形貌種類不夠豐富。本文采用一步法制備出了CdS多種

3、分級(jí)結(jié)構(gòu)的工作，利用一定的真空條件下CdS在高溫下發(fā)生熱分解，遵循VLS生長(zhǎng)機(jī)制，納米線將沿著固-液界面擇優(yōu)方向析出，長(zhǎng)成線狀分級(jí)結(jié)構(gòu)多種形貌。同時(shí)說明了控制催化劑和CdS之間的比例、基片的位置、溫度、真空度等參數(shù)對(duì)CdS分級(jí)結(jié)構(gòu)形貌變化的重要作用。
　　另一方面，利用VS機(jī)制，不摻雜催化劑在不耐高溫基片上制備CdS納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并使之有一定的結(jié)合度，是一個(gè)不易解決的問題。通過活性氣體加速自催化生長(zhǎng)CdS納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以使CdS

4、納米線、納米棒以及由此組成的納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均勻的生長(zhǎng)在FTO上，并且證明有一定的光電轉(zhuǎn)換性能，為制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池納米線電極的光散射能力增強(qiáng)奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對(duì)制備進(jìn)行參數(shù)改變適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，還可以得到CdS納米帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同樣可以控制CdS納米線/棒的形貌。也可以利用CdS的這種結(jié)構(gòu)為模板，通過氣相/液相的陰/陽離子交換制備一些其它不易制備的形貌等，有著新穎的非常廣闊的應(yīng)用前景。這種機(jī)制突破傳統(tǒng)的VLS、VS等生長(zhǎng)機(jī)制，創(chuàng)

5、新的提出了活性氣體加速自催化生長(zhǎng)納米線生長(zhǎng)機(jī)制，有一定的理論創(chuàng)新意義。
　　金屬納米薄片具有二位等離子性質(zhì)、光學(xué)性能應(yīng)用、吸引了很多研究者的目光。由于其橫向直徑遠(yuǎn)大于其厚度，因此其表面等離子相應(yīng)性質(zhì)可以有效調(diào)節(jié)，并且電磁場(chǎng)性能也能很大提高，因此金屬納米薄片逐漸成為研究熱點(diǎn)。目前常用的金屬納米薄片制備方法主要在液相中進(jìn)行，通過還原劑在表面活性劑的作用下制備，且主要集中在貴金屬的研究，活潑金屬研究很少。我們利用氣相法一步合成了金屬納米