基于二硫代氨基甲酸金属盐前体的硫化物纳米颗粒的制备

摘要

硫化物半导体纳米颗粒由于其优异的光、电、磁和化学、物理特性，在生物标记、疾病诊断、发光二极管、光学器件和电致发光器件等方面得到了广泛的研究与应用。因此，发展简单、通用的金属硫化物纳米颗粒的合成方法，并且能够有效的实现纳米颗粒尺寸、形貌、晶型的控制是非常必要的。二乙基二硫代氨基甲酸盐、吡咯烷二硫代氨基甲酸盐等二硫代氨基甲酸盐具有高温热分解性能，并且对于金属离子具有较强的配位作用。本论文基于二硫代氨基甲酸盐对金属单质的浸溶作用，发展了二硫代氨基甲酸金属盐作为前体的直接制备金属硫化物纳米颗粒的方法，主要包括以下两个部分内容:
　　1、基于二乙基二硫代氨基甲酸钠对固体金属单质的化学浸溶作用得到二乙基二硫代氨基甲酸金属盐前体，再通过高温热解，发展了一种简单、通用的金属硫化物纳米颗粒的制备方法。在氯仿溶液中，二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液能够将Ag、Cu、In等金属浸溶得到相应的二乙基二硫代氨基甲酸金属盐，该过程是一个氧气依赖的过程。进一步以二硫代氨基甲酸金属盐作为单一前体进行高温热解，成功合成了一系列金属硫化物纳米颗粒。制备得到了平均粒径为2.8，8.1，11.8，21.5nm的Ag2S球形纳米颗粒;制备得到了9.1nm的In2S3纳米颗粒;和70nm Cu9S5纳米颗粒。通过不同金属组合，进一步合成了三元组分的AgInS2和CuInS2纳米颗粒。对合成的纳米颗粒进行了UV-Vis、TEM(HRTEM)、EDS和XRD等性能表征。结果表明，所制备的纳米颗粒具有较好的晶体结构，晶型单一，性能优良;并且通过改变前体组成、表面活性剂和反应条件可以有效控制金属硫化物纳米颗粒的化学组成和尺寸。本工作由固体单质出发直接制备硫化物半导体纳米颗粒，方法简单、一釜法合成，为硫化物纳米颗粒的原料选择提供了一种新的途径。
　　2、通过调节表面活性剂的种类与比例，基于二乙基二硫代氨基甲酸银的高温热解，发展了一种制备Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的方法。对所制备的Ag-Ag2S杂合型纳米颗粒进行了TEM（HRTEM）、EDS、XRD和光谱等表征。并对杂合纳米颗粒的形成条件和表面活性剂的影响进行了探讨。结果表明，以二乙基二硫代氨基甲酸银作为前体，当表面活性剂十八胺和油酸摩尔比例为1∶1时，得到的是Ag-Ag2S杂合纳米颗粒，而降低十八胺的比例则只能得到Ag2S纳米颗粒。Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的形成可能是因为十八胺的还原性作用。本工作发展了一种基于表面活性剂还原作用的杂合型纳米颗粒的可控合成方法。所合成的杂合型纳米颗粒有望发展为多功能光电器件和传感纳米探针。

目录

声明

摘要

本文所用英文缩略词表

第1章 绪论

1．1 纳米材料的特性和种类

1．1．1 纳米材料的特性

1．1．2 硫化物纳米材料的种类

1．2 硫化物纳米材料的制备

1．2．1 水热／溶剂热法

1．2．2 有机溶剂高温胶体法

1．2．3 单源前驱体法

1．3 硫化物纳米材料的表征

1．3．1 光学性质表征

1．3．2 形貌表征

1．3．3 成分表征

1．4 硫化物纳米材料的应用

1．4．1 生物成像

1．4．2 纳米催化

1．4．2 纳米热疗

1．4．3 纳米生物传感器

1．5 本论文拟开展的工作

第2章 基于二硫代氨基甲酸浸溶金属单质的硫化物纳米颗粒的合成

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和仪器

2．2．2 二乙基二硫代氨基甲酸金属盐前体的合成

2．2．3 硫化物纳米颗粒的合成

2．2．4 硫化物纳米颗粒性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 二乙基二硫代氨基甲酸钠浸溶金属单质制备纳米颗粒的原理

2．3．2 二元硫化物纳米颗粒的性能表征

2．3．3 三元硫化物纳米颗粒的性能表征

2．4 小结

第3章 基于二乙基二硫代氨基甲酸银前体的Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的制备

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和仪器

3．2．2 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的合成

3．2．3 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的合成条件

3．2．4 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的制备原理

3．3．2 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的性能表征

3．3．3 Ag-Ag2S杂合纳米颗粒的合成机理

3．4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及专利目录

致谢