收藏本站
收藏 | 论文排版

Cu基三元、Zn基二元绿色半导体纳米晶的合成及其性质研究

肖宁如  
【摘要】:半导体纳米晶在近二十年来发展迅速,并且吸引越来越多研究人员的关注。当半导体材料尺寸小至纳米级别时,则会产生许多新的效应,包括量子限域效应,表面效应,量子隧道效应等等,而这些是其体材料所不具备的。因此,半导体纳米材料显示出独特的尺寸、形貌可调的物理和化学性质。进而在生物荧光标记、诊断学、发光二极管、激光和太阳能电池等方面具有重要的潜在应用。而控制并合成出结构、尺寸和形貌可调的半导体纳米晶是这些潜在应用的基础。这方面的研究主要集中在Cd基和Pb基半导体纳米晶上。而由于制备过程所需原料以及材料自身的毒性,大大限制其应用前景。因而,越来越多的研究者将目光投向“绿色化学”,即利用无毒或者低毒性的起始原料和溶剂制备“绿色”半导体纳米晶。在本论文中,我们利用无毒反应溶剂、配体以及起始材料制备出Cu基三元和Zn基二元绿色半导体纳米晶,并对其光学性质、高压下结构变化等方面进行了系统地研究。 CuGaS2和CuInS2是I-III-VI2族中重要的半导体化合物。在自然环境中,它们具有稳定的黄铜矿结构。而其它结构,比如纤锌矿结构、闪锌矿结构等亚稳态结构并不存在。但当这类材料尺寸小至纳米尺度时,在表面能、表面不饱和键、溶剂以及表面活性剂共同的作用下,则能够获得纳米级别的亚稳态结构材料。 我们利用简单有效的溶剂热方法合成了亚稳相纤锌矿结构CuGaS2纳米晶。并且通过改变配体等实验参数,得到一系列具有不同尺寸和形貌的CuGaS2纳米晶。通过对X光衍射图谱的Rietveld精修,确定了结构参数和纤锌矿结构无序的特征。通过精确的理论计算,纤锌矿结构CuGaS2的生成焓要高于黄铜矿结构CuGaS2的生成焓,进一步证实了纤锌矿结构是其亚稳相结构。而高压实验结果表明亚稳态纤锌矿结构的CuGaS2可以在15.9GPa以下稳定存在。超过15.9GPa时,则发生了从无序的纤锌矿结构到无序的岩盐矿结构的相变,而当压力升高至30.3GPa时这种无序的岩盐矿结构仍能稳定存在。卸压后,发生了从岩盐矿结构到黄铜矿结构的转变,表明高压引起的相变是一个不可逆过程,这可以通过同步辐射角散X射线和高分辨透射电镜结果得到证实,并且与第一性原理计算的结果相吻合。我们的实验结果表明制备出的亚稳结构CuGaS2在高压下经历了无序→无序→有序这一新颖的结构变化过程。 我们也合成了亚稳相的纤锌矿结构CuInS2纳米晶,Cu和In各自以一半的比例随机占据阳离子晶格的位置。进一步的实验结果显示不同的硫源对CuInS2纳米晶的结构也具有重要的影响,例如当使用硫代乙酰胺(CH3CSNH2)或硫粉(S)作为前驱物均可产生黄铜矿和纤锌矿结构的混合相,而使用硫脲(CH4N2S)作为前驱物时,可得到纯的纤锌矿结构CuInS2纳米晶。 除此之外,我们利用橄榄油作为绿色溶剂和绿色配体合成出ZnS和ZnSe绿色半导体纳米晶。通过控制实验参数,我们可以调节ZnS纳米晶的带隙发光和缺陷发光并且获得以前很少有报道的激子态发光。缺陷发光来源于S空穴,当S过量时就可以有效抑制缺陷发光的产生。利用有限配体保护原理我们制备出ZnS纳米花。我们也通过调节Zn/Se的摩尔比例和溶液澄清时间合成了具有单分散性的ZnSe纳米晶和纳米花。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张兆祥,阎军;FAAS法对三种制备样品方法的研究[J];光谱实验室;1998年03期
2 江建华,张敏,王德淑;Cu、Pb、Zn火焰原子吸收多谱线分析在环境监测中的应用[J];中国环境监测;2002年04期
3 吴贤汉,江新霁,张宝录,曲艳梅;几种重金属对青岛文昌鱼毒性及生长的影响[J];海洋与湖沼;1999年06期
4 朱洪涛,周秋香,杨莉丽;溶剂萃取-火焰原子吸收光谱法测定指甲中的Cu,Zn,Fe,Cd[J];河北大学学报(自然科学版);2003年04期
5 姬乃建,鲍慈光,许良知,彭莉,赵逸云,王若南;重金属及其形态对斜生栅藻生长的影响[J];云南大学学报(自然科学版);2003年S1期
6 卢爱茹;张有明;张联祥;蒲陆梅;戴玉杰;;过渡金属高氯酸盐与苯并-15-冠-5二取代衍生物的固体配合物[J];西北师范大学学报(自然科学版);1993年02期
7 李香真;污泥中水溶性Cu,Zn的形态及水溶性有机物与Cu~(2+)的复合特性[J];中国农业大学学报;1996年03期
8 李仁英,张民,杨浩;山东省主要果园土壤中Cu、Zn的形态、含量及分布[J];农村生态环境;2002年04期
9 曾小梅;;Cu、Zn和表面活性剂LAS、AE对彭泽鲫的复合污染毒性效应[J];环境科学与管理;2008年06期
10 严军;;南丹大厂矿区土壤中Fe、Zn、Cu含量的测定[J];河池学院学报;2009年02期
11 袁琳;周小春;;火焰原子吸收分光光度法测量土壤中铜、锌的含量[J];江西化工;2010年01期
12 袁琳;周小春;;火焰原子吸收分光光度法测量土壤中铜、锌的含量[J];环境研究与监测;2010年02期
13 孙太东,陈朝万,王波,廖文中,陈健勇;隧道工及矽肺患者发中微量元素Cu、Zn、Fe、Mn含量测定[J];铁道劳动安全卫生与环保;1998年03期
14 吕景才,赵元凤,赵睿;麦饭石对海水及水溶液中铜、锌、镉的吸附规律[J];中国水产科学;2000年01期
15 努扎艾提·艾比布;刘云国;宋华晓;徐立;陈贝贝;;重金属Zn Cu对香根草生理生化指标的影响及其积累特性研究[J];农业环境科学学报;2010年01期
16 侯昭胤,费金华,齐共新,郑小明;负载型Cu-MnO_X催化剂上CO加氢制二甲醚的研究制备方法和反应条件的影响[J];燃料化学学报;2000年06期
17 吴宏伟,李丛民,田卫群;某些盐类添加剂对降低卷烟焦油量的机理研究[J];烟草科技;2000年11期
18 李胜清,王雷,胡斌,江祖成;悬浮体制样石墨炉原子吸收光谱法直接测定食品中的Cu、Zn、Mn[J];分析科学学报;2002年02期
19 杨清伟,束文圣,林周,林里,邹慧玲,蓝崇钰;铅锌矿废水重金属对土壤-水稻的复合污染及生态影响评价[J];农业环境科学学报;2003年04期
20 徐照丽;吴玉萍;杨宇虹;邓建华;;烤烟中Cu Zn Mn交互作用研究[J];农业环境科学学报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭卿;庄仲滨;鲁晓棠;施建兴;刘云新;;无机半导体纳米晶的能隙调控合成与组装[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
2 邹勃;王英楠;宁甲甲;戴全钦;肖宁如;肖冠军;杨新一;;新型半导体纳米晶制备,性质及其应用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
3 符志友;杨元根;闭向阳;李非里;莫昌莉;刘涛泽;吴丰昌;;土法炼锌尾矿区典型野生植物对Zn、Cu胁迫的适应机制初探[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
4 江东;李长玲;黄翔鹄;肖松丰;;波吉卵囊藻(Oocystis borgei)对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附研究[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
5 加紫薇;廖力;朱维琴;金俊;;污水处理厂污泥对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附性能的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
6 王鑫;王学江;;基于ToxTell生物传感器的Cu~(2+)/Zn~(2+)冲击活性污泥系统分析[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
7 张永静;徐维娜;刘文斌;李贵锋;夏薇;邵仙萍;;不同饲料水平铅在建鲤组织残留量及对微量元素(Cu、Fe、Zn)含量影响[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
8 谢忠雷;朱洪双;李文艳;李小滢;蔡文达;牛海玉;李晶;;不同类型畜禽粪便自然堆放条件下粪便/土壤体系中Cu、Zn的分布规律[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
9 陈宇峰;许洁;艾春香;李少菁;林琼武;;Cu~(2+)及Cu~(2+)与Zn~(2+)交互胁迫对拟穴青蟹生理生化指标及其鳃、肝胰腺纤维结构的影响[A];中国甲壳动物学会第十一届年会暨学术研讨会论文摘要集[C];2011年
10 刘广绪;柴雪良;邵艳卿;谢起浪;李尚鲁;林志华;吴信忠;;重金属离子Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+),Cd~(2+)对泥蚶(Tegillarca granosa)与缢蛏(Sinonovacula constricta)的毒性效应[A];中国动物学会、中国海洋湖沼学会贝类学会分会第十四次学会研讨会论文摘要汇编[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖宁如;Cu基三元、Zn基二元绿色半导体纳米晶的合成及其性质研究[D];吉林大学;2012年
2 董博华;水溶性Ⅱ-Ⅵ族Zn基半导体纳米晶的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2012年
3 张辉;功能性半导体纳米晶组装体系的制备及其可见光响应性能研究[D];大连理工大学;2011年
4 宁甲甲;In,Sn-硫族化合物半导体纳米晶的合成及其性能的研究[D];吉林大学;2010年
5 吕晓丹;半导体纳米晶的表面功能化及其与功能性聚合物的复合[D];东北师范大学;2012年
6 王洪哲;高温溶剂法制备半导体纳米晶及其发光调制和形貌控制研究[D];吉林大学;2010年
7 秦中悦;Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)对竹浆纤维抗菌和抗紫外功能的改性研究[D];苏州大学;2011年
8 李敏杰;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成及其在聚合物体系中的复合[D];吉林大学;2009年
9 刘红梅;硫族半导体纳米晶的可控合成及光电性能应用[D];华南理工大学;2012年
10 夏星;基于CdSe的核壳半导体纳米晶的结构及荧光性质研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭丽华;粘土基多孔陶瓷的制备及其对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附行为的研究[D];太原理工大学;2011年
2 封振宇;MInS2半导体纳米晶及其复合结构的合成与光谱性能研究[D];山东大学;2010年
3 张林;半导体纳米晶的制备及其光学性能研究[D];武汉理工大学;2011年
4 侯玉梅;高质量半导体纳米晶RNCs和MSCs的合成及性能研究[D];华东理工大学;2013年
5 杨舒;重金属Cu、Cd、Pb、Zn在人工湿地中的形态分布与转化[D];兰州大学;2011年
6 肖智;海南岛砖红壤中Mn、Zn、Cu、Ni含量、分布及污染评价研究[D];海南师范大学;2011年
7 姜沣芮;半导体纳米晶的化学制备及其光学性能研究[D];武汉理工大学;2012年
8 张娅婷;光合细菌对Cu~(2+)的响应及其净水研究[D];信阳师范学院;2010年
9 赵雪;Cu对原位合成Al_2O_3/Mo_5Si_3复合材料组织与性能的影响[D];兰州理工大学;2011年
10 丁华;长期定位培肥黑土对Cu~(2+)的吸附作用研究[D];吉林农业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者朱艺彬;CU数贸产业联盟举办首届筹委会研讨会[N];民营经济报;2009年
2 本报记者 许意强;全球首台CU+铜抑菌家用空调问世[N];中国企业报;2010年
3 CPCA顾问 林金堵;应以科学态度制定PCB工业Cu含量排放标准[N];中国电子报;2008年
4 本报记者 郭平;在新应用的驱动下[N];计算机世界;2001年
5 本报记者 王宏建;跨国公司看好中国[N];中国电子报;2002年
6 江苏无锡二中特级教师 诸松渊;电化学复习[N];山西科技报;2002年
7 牛海军;提高科技含量 增强竞争实力[N];中国机电日报;2002年
8 本报记者 方 正;微软Exchange:后来者居上[N];网络世界;2002年
9 本报记者 李建平;现代窃贼网上行[N];计算机世界;2002年
10 ;九周速成ERP[N];中国计算机报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978