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硫族半导体是一类非常重要的无机功能材料。其纳米材料表现出的不同于本体材料的优异物理化学性质使其在半导体光电器件和催化领域显示了重要的应用前景。纳米材料的物理化学性质是与其化学组成、尺寸、物相、表面、形状、维度等方面因素紧密相关的。合理控制这些因素以得到具有预期的优良性能的材料是当前材料学家研究的热点。因此本论文研究重点在于硫族化合物半导体纳米材料的合成,探索不同的合成方法,考察其形成机理及不同的结构对其磁学、电学、催化、电化学性能的影响。论文的主要工作如下:
1.新型高效率纳米半导体光催化剂的合成我们通过一种简便的螯合剂辅助的水热方法合成了ZnSe半导体花状纳米材料。所制得的ZnSe纳米花催化剂对不同染料均有较好的光催化氧化效果,而且ZnSe纳米花催化剂不仅在紫外光下有很好的光催化效果,在太阳光下也具有很好的光催化性能;我们还运用简便的水热法合成了均一的由八面体组装的In2S3微球。通过添加具有不同结构的氨基酸,成功的实现了对多种新颖纳米结构的选择性控制合成。对In2S3微球的发光和光催化性质也进行了研究。
2.新型电池半导体纳米材料的开发通过简单的液相法制得了Fe3S4花状微球和Sb2S3分级球纳米材料。通过改变反应条件,进一步考察了分级结构的生长过程,并提出了可能的生长机理。我们重点研究了Fe3S4花状微球和Sb2S3分级球纳米材料的电学、磁学和电化学储氢性能。这将有助于开拓它们在电学、磁学和电池等方面的应用;用水热及煅烧后处理的办法制的了NiO纳米花。所用的合成方法简单,不添加任何表面活性剂,实验重复性好,而且产率高。我们还考察了NiO纳米花的磁学性能和作为锂离子电池负极材料的电化学性能。
3.新型催化剂半导体纳米材料的合成通过简单可靠的混合溶剂热法合成了具有特定化学组成和可控形貌的硫化镍纳米材料。通过对各种反应参数的调节,成功地实现了对多种均匀纳米结构的选择性控制合成。对Ni7S6花状纳米结构随时间的生长过程进行了详细的研究,并提出了可能的生长机理。我们重点研究了硫化镍各种纳米结构的催化加氢性能;通过简便的水热法合成了均匀的金属镍微米花和金属钴微米球。通过添加不同结构的矿化剂,成功地实现了对多种新颖纳米结构的选择性控制合成。对Ni和Co纳米材料的磁学性能进行了研究;通过简单的水热方法和后续的热处理过程,成功地制备了形貌规则的Co3O4立方体纳米材料。并研究了不同煅烧温度对Co3O4立方体纳米材料的催化性能影响以及材料磁学性能。