硫化物纳米结构合成演化及表征研究《北京邮电大学》2014年博士论文.doc

硫化物纳米结构合成、演化及表征研究--《北京邮电大学》2014年博士论文 金属硫族化合物纳米材料是一类性能优良的半导体纳米材料,具有传统体材料无法比拟的力学、光学、热学、电磁特性,可应用于太阳能电池、整流器、化学传感器等新兴领域,逐渐成为纳米材料领域的研究热点。近年来,已采用多种制备出二元相金属硫族化合物纳米材料,然而研究更加简单的合成过程非常重要。溶剂热/水热法这种液相法可用于高效制备高品质金属硫族化合物纳米结构。本论文采用水热法及水热碳化还原过程制备出碲化银材料如碲化银纳米线,并研究了其线性和非线性光学特性。基于这些新发现,本论文的主要目的是揭示制备过程中起始原料的作用,反应过程和对覆盖剂或稳定剂的依赖性。 论文第一部分通过监控碲化银纳米线形成的水热反应过程,研究了碲化银纳米线的生长机制。调节硝酸银和碲化酸钠水热反应的条件及表面活性剂,可以得到纳米线表面的锯齿形态。溶液中首先产生Ag+阳离子和Te03-2阴离子,随着温度上升,Te03-2快速衰减为Te并伴随着t-Te纳米线成核。Ag+与t-Te纳米线反应后,进一步形成锯齿形态纳米线结构。锯齿形态的产生源于弱表面活性剂吸附于纳米线表面引入的非停顿各向异性生长。环境温度的影响表明偶极矩-偶极矩相互作用在定向吸附中扮演了重要角色,是各向异性生长的基础。实验中发现聚乙烯基吡咯烷酮均聚物(PVP)浓度与纳米线表面光滑性存在联系：低浓度PVP为纳米线表面原子提供了更高的表面能和更低的表面激活能；PVP浓度越高,纳米线表面越光滑。采用XRD、SEM、HRTEM、EDS和UV-Vis光谱等先进仪器,表征了碲化银的结构及表面形貌。XRD分析发现锯齿形态纳米线具有单斜相结晶特性,与单斜相晶体系统P2n/c (no.13)-致。HRTEM分析出的晶格间距确定了(-222)和(-322)晶面,与XRD衍射峰吻合。 论文第二部分讨论了碳包覆纳米线的合成及演化过程。提出采用水热碳化还原方法制备无定形碳包覆的一维碲化银纳米带和碲纳米柱。葡萄糖在生长过程中起到碳化剂作用,辅助形成了碳壳层。在这种情况下,乙二醇被用作还原剂。最终实现了平均100nnm厚度碳壳包覆50nm碲化银纳米线核。密封反应釜内的经历的反应过程从水热反应开始,延伸至共构化和碳化过程,具体将结合结构和形态表征展开。 本论文最后一部分展示了碲化物纳米结构的光电特性。讨论了锯齿形态对纳米结构的光吸收的影响,和已有文献进行了对比。由于高宽比的增大,相比于直碲化银纳米线,锯齿形态横向表面等离子体产生轻微的蓝移。Z扫描实验测量发现这种锯齿形态纳米结构适用于非线性光学限制的应用。在800nm激发波长,扭动结构的折射率非线性明显高于直／平滑形态。类似的,我们系统确定了碲纳米柱和碲化银(碳包覆)两种核-壳结构在近红外区域的非线性光学参数。Ag2Te/C和Te/C的三阶非线性系数与已知的非线性材料如C60、二茂铁基络合物、有机络合物等进行了比较。分析数据可见,两种碳包覆结构的非线性参数可比,且具有较小的虚部,暗示将实现低非线性光损耗。 文献检索浏览器/ 可以免费下载论文的浏览器 KKME---专业医学有哪些信誉好的足球投注网站引擎/