Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ-,2-族硫化物亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)的溶劑熱合成與表征.pdf

1、本論文進(jìn)一步探索和拓展了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)硫?qū)倩衔锏幕瘜W(xué)合成新方法和新技術(shù)。在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下，有效地實(shí)現(xiàn)常溫常壓下穩(wěn)定存在的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)-纖鋅礦CuInS2和纖鋅礦CuGaS2的控制合成。對(duì)纖鋅礦結(jié)構(gòu)的生成規(guī)律和反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了初步探索并給出了合理的解釋。研究了纖鋅礦CuInS2和CuGaS2的光學(xué)性能，并與相應(yīng)穩(wěn)定相的光學(xué)性能進(jìn)行比較，尋找晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的聯(lián)系，以期發(fā)掘材料新的性質(zhì)，開拓Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族硫?qū)倩衔锏膽?yīng)用領(lǐng)域。同

2、時(shí)利用溶劑熱合成方法制備了黃銅礦CuInS2的納米結(jié)構(gòu)。論文的主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1.在溶劑熱條件下，探索合成了一些新穎的黃銅礦CuInS2納米結(jié)構(gòu)。使用N，N-二甲基酰胺為溶劑，InCl3·4H2O，CuSO4·5H2O，硫脲為原料，成功制備了黃銅礦CuInS2納米空心球結(jié)構(gòu)。通過跟蹤的CuInS2空心球的生長(zhǎng)過程，清晰地觀察到了由實(shí)心球向空心球轉(zhuǎn)變的過程，基于此提出了空心球的Ostward熟化機(jī)理。此外，在相似的條件下，以C

3、u(NO3)2·5H2O為銅源，制備了形貌、尺寸均一的黃銅礦CuInS2三維花狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)直徑約為3.5μm，由許多厚度大約30 nm的納米片自組長(zhǎng)裝而成。反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及銅源對(duì)CuInS2三維花狀結(jié)構(gòu)的制備都有著非常重要的影響。并對(duì)制得的黃銅礦CuInS2納米結(jié)構(gòu)的光、電性能進(jìn)行了初步表征。 2.以乙醇胺溶劑，通過溶劑熱法成功制備了亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)的纖鋅礦CuInS2。纖鋅礦CuInS2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：Cu，In原子無序占據(jù)陽離子

4、位置。探索了纖鋅礦CuInS2形成的影響因素和規(guī)律，根據(jù)所觀察到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，認(rèn)為快速的動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)降低了亞穩(wěn)相成核的能壘，從而實(shí)現(xiàn)了亞穩(wěn)相的成核和生長(zhǎng)。在這個(gè)過程中，溶劑乙醇胺起了關(guān)鍵的作用，除了作為溶劑之外，同時(shí)還是還原劑，即將Cu2+還原成Cu+；配位劑，乙醇胺分子中的-NH2與Cu2+形成配位。研究了纖鋅礦結(jié)構(gòu)CuInS2的相穩(wěn)定性，觀察到亞穩(wěn)相和穩(wěn)定相之間的相變過程和條件，進(jìn)一步證實(shí)了纖鋅礦CuInS2是一種亞穩(wěn)、高能量相。

5、探討了材料的晶體結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，對(duì)纖鋅礦結(jié)構(gòu)CuInS2光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了初步表征，并與傳統(tǒng)的黃銅礦CuInS2進(jìn)行比較，近紅外吸收光譜證實(shí)所制備的纖鋅礦CuInS2與黃銅礦CuInS2具有顯著不同的光吸收性質(zhì)和帶隙結(jié)構(gòu)。 3.通過精細(xì)調(diào)控反應(yīng)條件，選擇合適的反應(yīng)前驅(qū)體和反應(yīng)介質(zhì)(單一或混合溶劑)，制備了纖鋅礦CuGaS2。纖鋅礦CuGaS2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：Cu，Ga原子無序占據(jù)陽離子位置。研究了溶劑類型對(duì)纖鋅礦CuGaS2形成