十二烷基硫酸鹽體系制備半導(dǎo)體納米材料.pdf

1、十二烷基硫酸鹽是一種陰離子表面活性劑，具有雙親結(jié)構(gòu)。在制備納米材料過程中，其極性頭吸附在納米顆粒表面，懸浮在顆粒表面的烷基鏈間的疏水作用防止納米粒子的團(tuán)聚，起到穩(wěn)定分散作用，從而控制了納米粒子的尺寸、形貌等。此外，它還可以作為制備納米材料的離子來源。本文在十二烷基硫酸鹽體系中成功合成出了CuO，CuO和ZnO半導(dǎo)體納米材料，并且利用透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、熱重分析（TGA）等多種表征手段

2、表征了其結(jié)構(gòu)和形貌，并提出了其形成機(jī)理，具體內(nèi)容如下： （1）利用十二烷基硫酸鈉（SDS）和氯化銅（CuCl2·2H2O）反應(yīng)合成的十二烷基硫酸銅（Cu（DS）2）作為特殊的銅離子源來調(diào)控CuO的結(jié)構(gòu)及形貌。在60℃條件下，首次得到層狀結(jié)構(gòu)的帶狀中間產(chǎn)物Cu（OH）2—DS。無論是否在反應(yīng)體系中加入添加劑十二醇（DOH），Cu（DS）2與NaOH反應(yīng)均可得到啞鈴狀結(jié)構(gòu)CuO，只是十二醇分子的加入可以使得到的啞鈴狀結(jié)構(gòu)尺寸變大，可

3、能是由于DOH與SDS形成DOH—DS復(fù)合物導(dǎo)致的。結(jié)果證明：帶狀結(jié)構(gòu)的中間產(chǎn)物和懸浮在顆粒表面上烷基鏈的疏水作用導(dǎo)致了啞鈴狀結(jié)構(gòu)的形成。此外，氯化鈉的加入可以誘導(dǎo)啞鈴狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成孿生錨結(jié)構(gòu)然后再轉(zhuǎn)化成中間帶有兩個(gè)孔的孿生球結(jié)構(gòu)。利用表面活性劑烷基鏈間的疏水作用調(diào)控納米材料的結(jié)構(gòu)及形貌為材料形貌調(diào)控領(lǐng)域提供了一個(gè)重要方法。 （2）Cu（DS）2既作為銅離子源又作為晶體形貌的調(diào)節(jié)劑來調(diào)控Cu2O形貌和結(jié)晶。隨著銅鹽Cu（DS）2濃

4、度從0.27增加到3.64 mmol·L—1，得到Cu2O晶體的形貌從正方體截去八個(gè)角的十四面體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成正十四面體結(jié)構(gòu)，然后再轉(zhuǎn)化成將八面體截去截去六個(gè)頂角的十四面體結(jié)構(gòu)和一些小的正方體結(jié)構(gòu)。作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，利用無機(jī)鹽CuCl2代替Cu（DS）2作為銅離子源，研究了CuCl2溶液濃度對(duì)Cu2O形貌和結(jié)晶的影響。結(jié)果表明：表面活性劑陰離子（如DS—）在Cu2O形貌調(diào)控上起了非常重要的作用，此外，還原劑葡萄糖濃度和陳化時(shí)間也對(duì)Cu2O形貌調(diào)

5、控和結(jié)晶有重要影響。表面活性劑離子與葡萄糖分子的競(jìng)爭(zhēng)吸附和陳化時(shí)間共同作用影響Cu2O晶體的生長(zhǎng)。 （3）在60℃條件下，硫酸鋅（ZnSO4—7H2O）和氫氧化鈉（NaOH）反應(yīng)合成ZnO。表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）作為添加劑，在較低濃度下，不能影響ZnO的形貌，僅能使ZnO尺寸變大，在較高濃度下，會(huì)使ZnO形貌從玉米粒狀轉(zhuǎn)化成由兩個(gè)孿生小棒組成的納米棒。十二烷基硫酸鈉和十二醇（DOH）共同作添加劑時(shí)，SDS量固定，隨著