硫化铟和硫化铜纳米材料的溶剂热法控制合成及性能研究

摘要

溶剂热法在水热法的基础上发展起来，广泛应用于制备对水敏感的硫属化合物半导体材料，在溶剂热条件下，利用非水溶剂本身的密度、粘度、分散度的相互影响以及实验参数就能起到对纳米材料物相、形貌的调控作用。硫属化合物因其独特的成键特点以及电子结构而呈现出丰富的物理特性，备受人们的关注。作为一种功能半导体材料，其应用领域已涉及到：热电、非线性光学、光催化、太阳能电池、超级电容器、气敏等高科技领域。利用溶剂热法合成硫属化合物，能够在温和的反应环境中通过整合反应温度、时间、前驱物、溶剂、包覆剂等多方面的影响，精细调控整个反应过程，制备出组成、结构多样的纳米材料，进而从微观上设计开发其物理特性，造福于人类。在非水溶剂中，室温离子液体属于一种特殊的溶剂。室温条件下，它是由阴阳离子组成的液体，与普通的非水溶剂相比它具有低毒、电化学窗口宽、稳定性好、不易挥发等自身特性。更让人欣喜的是，通过科研工作者几十年的研究发现，离子液体在作为反应溶剂同时还能起到结构导向剂的作用。利用溶剂热法合成出了硫化铟、硫化铜纳米材料，并讨论了溶剂调控对硫化铟的影响、离子液体在硫化铜纳米材料合成中的作用，希望能对其他材料的制备有一定的指导作用。
　　本研究主要内容包括：⑴以乙醇和水的混合体系作为溶剂，利用一种简单的溶剂热法合成出了3D花状的硫化铟纳米材料。与之前提到的各种方法相比，本方法十分的简单，其中利用常见的并且低毒的硫代乙酰胺作为硫源，利用无毒的乙醇和水混合体系做为反应溶剂，同时不需要任何表面活性剂。另外，将3D花状的硫化铟用于降解甲基橙染料，该催化剂表现出了快速和有效的光响应性，这是归因于所合成材料优越的光学活性和大的比表面积。⑵以离子液体与甲醇的混合体系作为溶剂，在非常温和以及简便的条件下合成出了CuS纳米花球。反应温度仅需要控制在65摄氏度以及室温条件，最为廉价的玻璃容器即能满足反应的需求。所制备材料的结构很大程度上依赖于反应温度、离子液体的结构导向作用。另外，将两种不同条件下合成的不同形貌的CuS纳米花球用于电化学储能研究，两种材料都表现出较好的电化学稳定性。⑶利用溶剂热法合成硫化铟、硫化铜，并且能够在温和的反应环境中通过整合反应温度、时间、溶剂、反应物等多方面的影响，精细调控整个反应过程，制备出结构多样的产物，有望对其他纳米材料的可控合成起到指导作用。

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第一章 绪论

第一节 溶剂热法制备纳米材料

1.1.1 纳米材料合成方法

1.1.2 溶剂热合成方法的发展

1.1.3 离子液体辅助溶剂热合成方法

第二节 本论文的选题背景和主要研究内容

1.2.1 本论文的选题背景

1.2.2 本论文的主要研究内容

第二章 简单的溶剂热法合成3D花状的β-In2S3及其光催化性能研究

第一节 研究背景

第二节 实验部分

2.2.1 实验药品及主要仪器设备

2.2.2 实验过程

2.2.3 样品表征

2.2.4 光催化性能测试

第三节 实验结果与表征

2.3.1 实验结果表征

2.3.2 生长过程及生长机理

2.3.3 溶剂对产物形貌的影响

2.3.4 产物性质及其光催化性能研究

第四节 本章小结

第三章 离子液体辅助溶剂热法合成CuS纳米花球及其储能性能研究

第一节 研究背景

第二节 实验部分

3.2.1 实验药品及主要仪器设备

3.2.2 实验过程

3.2.3 样品表征

3.2.4 电化学测试

第三节 实验结果与表征

3.3.1 实验结果表征

3.3.2 生长过程及反应机理

3.3.3 反应物浓度对产物物相、形貌的影响

3.3.4 不同沉降时间对紧实状CuS纳米花球物相、形貌的影响

3.3.5 产物性质及其储能性能研究

第四节 本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及硕士期间科研成果