硒及硫属化合物半导体纳米材料的仿生合成与光学性质

摘要

本文旨在选定纳米材料学与仿生学的交叉部为切入点，受生物矿化思想启发，进行了一系列半导体纳米材料、纳米超结构材料的仿生合成工作。本文选择具有实际应用价值的硒及硫属半导体无机材料作为对象，采用了反相胶束软模板、生物膜双模板、活体生物膜双模板三种模板体系，诱导合成出不同形貌、不同结构的目标产物。将纳米材料学与仿生学结合起来，发展半导体纳米材料的仿生合成，应用与科学前景必将相当广阔。首先，我们采用了灯芯草作为生物膜双模板，同步诱导合成出Se半导体多臂纳米棒和纳米条。通过还原一氧化这个循环过程，成功地将无定形的Se粉转化为尺寸为纳米量级的材料，对产物的形貌、结构进行了详细的研究，并且对产物的形成机理进行了初步的探讨。其次，我们采用了豆芽作为活体生物膜双模板体系，让活体生物按照人们的意愿，通过活体生物膜的控制和植物维管系统输运，成功的合成了Se、ZnSe、CdSe、PbSe、CdS、ZnS、PbS半导体纳米材料。文中对产物的形貌、结构进行了研究，并且对其紫外、荧光光谱进行了表征，体现了纳米材料特有的量子尺寸效应。提出了纳米结构材料、纳米超结构材料的形成的可能机理。本实验处于无需表面活性剂、有机溶剂的“绿色”环境中，有利于植物资源的综合利用。最后，利用微乳或反相胶束这种传统方法，合成出了利用此方法较难得到的ZnSe、CdSe、PbSe纳米材料，且得到了球形的ZnSe纳米材料，尚未见文献报道。并对诸如反应合成时间、酸碱度、浓度等因素作了初步研究，为将来的继续研究打下了基础。关键词:仿生合成，硒，硫属化合物，生物膜，活体生物膜，反相胶束，纳米材料，纳米超结构材料

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 半导体纳米材料的研究进展及本论文的切入点和研究内容

1.1纳米材料与半导体材料基础

1.1.1纳米材料基础

1.1.2半导体材料基础

1.2无机半导体纳米材料的研究进展

1.2.1无机半导体纳米材料的形貌与结构

1.2.2无机半导体材料的制备方法概述

1.2.3无机半导体纳米材料的特性

1.3无机半导体纳米材料仿生与生物合成研究进展

1.3.1生物矿化

1.3.2生物矿化思想与仿生合成

1.4本论文的切入点和研究内容

第2章生物膜双模板法同步诱导合成Se半导体纳米材料

2.1生物膜的基本结构与功能

2.2植物维管系统的结构及其对矿质元素的吸收

2.2.1植物维管系统的结构

2.2.2植物吸收矿质元素的特点

2.2.3根部对溶液中矿质元素的吸收过程

2.2.4影响根部吸收矿物质的条件

2.3 Se半导体纳米材料的同步诱导合成、制备与表征

2.3.1试剂及仪器

2.3.2实验步骤

2.3.3结果与讨论

2.3.4合成机理探讨

2.4结论

第3章活体生物膜双模板法同步诱导合成硒及硒化物半导体纳米材料

3.1 Se半导体纳米板条与纳米棒的同步诱导合成与表征

3.1.1纳米板条与纳米棒的合成、制备

3.1.2结果与讨论

3.1.3机理探讨

3.2调控体系pH值制备不同形貌Se半导体纳米超结构材料

3.2.1实验方法

3.2.2结果与讨论

3.2.3形成机理讨论

3.3不同形貌的硒化物半导体纳米材料同步诱导合成与表征

3.3.1 PbSe半导体纳米棒和纳米管的同步控制合成

3.3.2 ZnSe(CdSe)不同形貌半导体纳米材料的同步控制合成

3.4小结

第4章活体生物膜双模板法同步诱导合成金属硫化物半导体纳米材料

4.1 CdS半导体纳米管与纳米球的同步诱导合成与表征

4.1.1实验部分

4.1.2结果与讨论

4.2 ZnS半导体纳米粒子的同步诱导合成与表征

4.2.1实验部分

4.2.2结果与讨论

4.3 PbS半导体纳米板条与纳米阵列的同步诱导合成及机理探讨

4.3.1实验部分

4.3.2结果与讨论

4.4小结

第5章反相胶束法合成ZnSe、PbSe、CdSe纳米材料

5.1引言

5.2 ZnSe准纳米圆球的合成及其光学性质

5.2.1实验部分

5.2.2结果与讨论

5.2.3实验条件

5.2.4合成机理探讨

5.2.5结论

5.3 CdSe、PbSe纳米晶的合成及其光学性质

5.3.1实验方法

5.3.2结果与讨论

5.3.3实验条件

5.3.4合成机理探讨

5.4结论

全文总结

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果