CdS納米晶的分子簇直接熱解法制備及其結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、本文以(Me4N)4[S4Cd10(SPh)16]分子簇為單源前驅(qū)體，采用直接熱解法，在十六胺（HDA）中合成了尺寸可控的CdS量子點(diǎn)，研究了反應(yīng)條件對(duì)CdS量子點(diǎn)生長(zhǎng)過程的影響規(guī)律，闡明了其反應(yīng)機(jī)制；采用上述分子簇為前驅(qū)體，在單一表面活性劑體系中成功制備了具有量子限域效應(yīng)的 CdS納米棒，系統(tǒng)研究了反應(yīng)條件對(duì)CdS納米晶形貌的影響規(guī)律，揭示了CdS納米棒的形成機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，利用無(wú)機(jī)分子簇的離子交換作用，以分子簇(Me4N)2[Co

2、4(SC6H5)10]和(Me4N)4[S4Cd10(SPh)16]為前驅(qū)體，合成了Co摻雜的CdS量子點(diǎn)和納米棒，研究了Co摻雜對(duì)CdS納米晶結(jié)構(gòu)和性能及生長(zhǎng)過程的影響規(guī)律。
　　研究發(fā)現(xiàn)，采用分子簇直接熱解法制備的 CdS量子點(diǎn)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，形貌規(guī)則，結(jié)晶度高，呈現(xiàn)明顯的量子尺寸效應(yīng)，并具有強(qiáng)的熒光發(fā)射。在 CdS量子點(diǎn)的生長(zhǎng)過程中，隨著反應(yīng)溫度的升高，量子點(diǎn)粒徑逐漸增大，其變化可分為兩個(gè)階段：較低溫度下，CdS粒徑增長(zhǎng)緩慢，

3、量子點(diǎn)形核過程占主導(dǎo)地位；反應(yīng)溫度升高到190℃以上，CdS粒徑隨溫度升高迅速增大，量子點(diǎn)進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，CdS量子點(diǎn)的粒徑逐漸增大，其尺寸分布隨反應(yīng)進(jìn)行而窄化。在 CdS量子點(diǎn)的生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)了形核和長(zhǎng)大兩個(gè)獨(dú)立的階段，這兩個(gè)階段在單一溶劑體系中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分離。該方法簡(jiǎn)單可控，反應(yīng)條件溫和，可高產(chǎn)率制備CdS量子點(diǎn)（>10g/L）。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的 CdS納米棒形貌均一，尺寸分布窄，長(zhǎng)徑比約為9

4、:1左右；納米棒沿c軸生長(zhǎng)，為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。CdS納米棒呈現(xiàn)出明顯的量子限域效應(yīng)，并具有較大的斯托克位移現(xiàn)象。CdS納米晶的形貌隨反應(yīng)條件改變而變化，其中單源前驅(qū)體濃度對(duì) CdS納米晶的形貌起決定性的作用，低濃度下產(chǎn)物為量子點(diǎn)，較高濃度下為直鏈納米棒，高濃度下為分枝狀納米棒。若制備均一的納米棒，反應(yīng)前驅(qū)體濃度應(yīng)在合成量子點(diǎn)濃度的二倍以上。提高反應(yīng)溫度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間均有利于 CdS納米棒的形成。若制備均勻的、具有較大長(zhǎng)徑比的 CdS納米棒，

5、反應(yīng)溫度應(yīng)在190℃以上，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)在5h以上。CdS納米棒的形成遵循定向吸附機(jī)制，反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力為偶極吸引力，CdS納米晶的形貌取決于偶極吸引和位阻作用之間的相互關(guān)系。
　　Co摻雜的CdS量子點(diǎn)（CdS:Co）為近球形的顆粒，形貌均勻，尺寸分布窄，結(jié)晶度高，其結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。Co離子摻雜在 CdS晶格內(nèi)部，使得 CdS:Co量子點(diǎn)具有室溫鐵磁性。CdS:Co量子點(diǎn)呈現(xiàn)量子限域效應(yīng)，熒光峰相對(duì)于 CdS量子點(diǎn)略有紅移。利用前驅(qū)體熱