表面活性劑體系中金屬硫化物的控制合成及性質(zhì)研究.pdf

1、金屬硫化物納米材料因為其獨特的物理化學性質(zhì)在催化、光電、氣敏、磁性以及電池等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。因此制備具有新穎結(jié)構(gòu)的金屬硫化物納米材料，并探索其生長機制，進而獲得具有特定尺寸、形貌、維度、及物性的納米材料，對于深入系統(tǒng)地研究納米材料與性能的關(guān)系，最終實現(xiàn)按照人們的意愿實現(xiàn)納米材料的組裝、構(gòu)建功能納米結(jié)構(gòu)體系具有重要意義。本論文就金屬硫化物納米材料在表面活性劑體系中調(diào)控合成與其相關(guān)性質(zhì)進行了研究，并通過X射線衍射、透射電鏡、掃描電鏡等

2、多種表征手段對納米材料的形成機制、材料尺寸形貌等與性能之間的關(guān)系進行了有益探索。 采用簡單的濕化學路線在低溫條件下，在F127溶液中合成了由六邊形為底的錐體聚集形成的CdS晶體。研究表明所制備的三維結(jié)構(gòu)CdS晶體的形成經(jīng)歷了聚集和定向生長的過程。而聚合物表面活性劑在成核和生長過程中起重要的作用。討論了表面活性劑的濃度、表面活性劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物對形貌的影響。結(jié)果表明在不同長鏈表面活性劑體系中都能得到這種錐狀聚集的CdS結(jié)構(gòu)；隨

3、著反應(yīng)溫度的升高表面活性劑與CdS晶體的作用會減弱，使得聚集結(jié)構(gòu)變得松散；使用不同的反應(yīng)物對產(chǎn)物的形貌有巨大的影響。 通過表面活性劑P123輔助溶液法，成功合成了喇叭花聚集成的花狀CdS晶體，通過對產(chǎn)品的表征發(fā)現(xiàn)所得CdS為六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，喇叭花狀的花瓣沿[001]方向生長。通過研究反應(yīng)條件的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的溫度對產(chǎn)物的影響比較大，在160℃成功實現(xiàn)了樹枝狀結(jié)構(gòu)的制備，當溫度升高到190℃時，產(chǎn)物變成了粗糙的樹葉狀結(jié)構(gòu)。此外

4、反應(yīng)物的比例對產(chǎn)物形貌也有極大的影響，在Cd的量偏多的時候，形成的都是花狀晶體，但當硫脲的量偏多的時候，空心的花瓣變成實心結(jié)構(gòu)，形成的是錐狀聚集體。通過對反應(yīng)過程的研究，給出了可能的反應(yīng)機理，P123在反應(yīng)中可能起分散劑和導(dǎo)向劑的作用。光催化降解實驗表明這種花狀結(jié)構(gòu)的CdS晶體具有很好的催化降解效果，可能在污水處理等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用。 在CTAB和AOT混合表面活性劑溶液中，以氯化鎘作為鎘源，硫代乙酰胺作為硫源，調(diào)節(jié)好表面活性劑

5、的摩爾比，合成出棒狀帶枝丫的CdS晶體，考察了表面活性劑濃度、混合表面活性劑的摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物起始濃度等對產(chǎn)物的影響。使用HRTEM對制備的枝丫狀CdS中分叉部位進行了詳細地觀察，發(fā)現(xiàn)枝丫狀CdS是由相同的晶面分別向不同方向生長而成。對棒狀CdS的形成機理進行了初步探討。研究發(fā)現(xiàn)CTAB和AOT形成的雙層結(jié)構(gòu)可能是導(dǎo)致棒狀CdS生成的主要原因。當以醋酸鎘為鎘源、硫脲作硫源，在CTAB和AOT混合表面活性劑溶液中，制得了海膽狀的C

6、dS晶體，考察了表面活性劑濃度、混合表面活性劑的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物起始濃度對產(chǎn)物的影響。并對海膽狀CdS的形成機理進行了研究。 通過一個簡單、經(jīng)濟、無模板、一步法合成具有中空結(jié)構(gòu)的CdIn2S4微球。而且微球的表面是由許多三維雙錐體結(jié)構(gòu)聚集形成的。對實驗參數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)160℃下反應(yīng)16 h是生成這種三維結(jié)構(gòu)微球的最佳條件。同時溶劑對產(chǎn)物形貌的影響也很大。在F127和CTAB的溶液中反應(yīng)，產(chǎn)物變成分散的雙錐體和片花狀。通過對

7、反應(yīng)過程的研究給出了可能的機理，產(chǎn)物的生成可能是個先聚集再熟化的過程。產(chǎn)物經(jīng)紫外漫反射光譜和熒光發(fā)射光譜測定有較強的吸收和較強的發(fā)射峰，可能會在光電領(lǐng)域有一定應(yīng)用。 利用水和N,N-二甲基甲酰胺作溶劑，采用溶劑熱法制備了中空球形NiS晶體。通過對反應(yīng)機理的研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)開始時L-半胱氨酸和Cd2+能形成球狀絡(luò)合物，空心結(jié)構(gòu)的NiS晶體的形成是以此為模板經(jīng)歷了成核和Ostwald熟化的過程。實驗研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物的種類和比例直接影響產(chǎn)