CuS和PbTe基掺杂分级结构制备及机理研究

摘要

硫属化合物及其固溶体合金纳米材料具有独特的晶格结构和物理化学行为，是研究最早最为成熟的一种功能材料，同时也是目前实际应用中最为广泛的材料之一。硫属化合物纳米材料主要可以分类为IV-VI族和II-VI族两类。新兴的硫属纳米材料以及硫属基纳米复合材料由于本身具备的特异的光电，力学、磁学和催化等性能，所以为目前发展高性价比，高效和环境友好的先进能源转换和存储设备（ECS）提供了重大机遇。人们希望可以着眼于纳米尺度，对材料的物理化学性质和结构相关度方面进行系统的研究，同时希望可以通过相关手段控制纳米结构来实现材料的定制属性。由于纳米材料的属性与其形貌尺寸存在极大相关性，制备尺寸分布均匀合理和形状规整的纳米晶是获得性能优异材料的必备条件。同时，要实现对其形貌的有效调控，这就需要对不同制备方法涉及的生长热力学、动力学和机理有一个深入清晰的认识。
　　本文以硫属CuS和PbTe基掺杂纳米晶体系为研究对象，选取研究者涉足不多的几类材料作为掺杂剂，采用水热/溶剂热法制备具有特殊微纳米结构的纳米晶聚集体材料。通过掺杂剂调控形貌，发掘掺杂剂与纳米晶聚集体驱动力之间的关系，为进一步探究纳米晶聚集体可控制备提供理论基础。实验合成了不同CuS(M=Pb, Sb, Bi, La)花球聚集体和PbTe(M=Ag, Sb)（AgPbmSbTem+2）多晶实心微米球，系统地考察了各项反应参数和反应时间对最终产物的影响。研究了CuS基花球和PbTe基微晶球的可控合成，提出了重要实验参数在分子水平上对体系中化学反应和纳米尺度上纳米晶生长聚集过程的影响，进而总结出相关反应机制和生长机理。AgPbmSbTem+2多晶实心微米球相比单掺三元体系和纯PbTe二元体系，AgPbmSbTem+2多晶实心微米球作为锂离子电池负极材料的测试结果展现了其优异的电化学性能和高循环稳定性。本课题不仅对 PbTe基和CuS基材料的液相合成进行了探究，其研究结果也能为硫属纳米晶掺杂体系的可控制备和性能研究提供一定意义上的借鉴和指导。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 CuS和PbTe基材料简述

1.3 半导体纳米晶掺杂

1.4 液相体系中晶体生长

1.5 纳米材料自组装

1.6 本文的主要研究内容及意义

第2章 实验材料及研究方法

2.1 实验材料及仪器设备

2.2实验方法

2.3 材料表征与性能测试

第3章CuMxSy(M=Pb, Sb, Bi)花球制备及其机理研究

3.1 引言

3.2CuS(M=Pb, Sb, Bi)花球的溶剂热制备

3.3 不同反应条件对样品形貌的影响

3.4 机理讨论

3.5本章小结

第4章 Ag/Sb掺杂PbTe微米球制备及其机理研究

4.1引言

4.2 PbTe基掺杂球样品的溶剂热法合成

4.3 不同反应条件对样品形貌的影响

4.4 PbTe基掺杂球样品的化学反应路线和生长机理研究

4.5 PbTe基掺杂球样品的电化学性能

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢