酞菁-一维无机化合物半导体复合材料的研究

摘要

光电信息科学与技术的迅猛发展,呼唤着新型光电功能材料与之相适应;复合化、低维化、智能化是现代材料科学与技术的发展方向.该论文的工作将有机材料与无机材料进行复合化与低维化相结合,希望在开展一维无机化合物半导体与有机半导体材料进行有效复合的过程中,寻求新发现、新效应、新功能,从而在理论上进行有益的探索的同时为潜在的应用提供技术储备.该文采用改进的水热合成法合成并提纯了TiO<,2>、CdS、ZnO等三种有较高纯度、纳米结构明确的一维纳米材料.采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光(UV-Vis)谱、荧光光谱(PL)、表面光电压谱(SPS)等测试手段对制备得到的纳米材料的微观形貌和电子结构进行了表征.结果表明TiO<,2>纳米管和CdS纳米棒材料是长度、直径分布均匀的一维纳米材料;紫外-可见吸收光谱表明材料的吸收峰发生了蓝移现象,禁带宽度变大等特点,即存在着纳米效应;表面光电压谱(SPS)测试表明制备得到的纳米材料存在着有氧空位和Cd<'2+>离子引起的表面态.以酞菁类有机半导体与TiO<,2>和CdS一维纳米材料为原料、采用球磨技术制备了复合材料,用标准光致放电法对材料的光电导性能进行了系统的研究,并用表面光电压和场致表面光电压对复合材料的电子结构和光电导机理进行初步的探索.光致放电实验发现含TiO<,2>5％的TiO<,2>/TiOPc复合材料表现出明显提高的光电导性能,光导性能从0.59(mw*s)<'-1>提高到0.84(mw*s)<'-1>;含CdS5％的CdS/AlClPc复合材料也表现出明显提高的光电导性能从0.65(mw*s)<'-1>提高到0.85(mw*s)<'-1>.表面光电压测试结果表明,复合材料中存在着强烈的从p-型酞菁材料到n-型氧化物半导体材料的光致电荷转移.而且TiO<,2>的纳米管和线状结构提高了电子的传输效率最为明显,使光生电荷的分离得到显著改善.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1纳米材料的宏观特性

1.2纳米晶的电子结构与应用

1.3 TiO2和CdS等一维纳米材料的研究进展

1.3.1水热法制备TiO2准一维纳米材料

1.3.2水热、溶剂热法制备CdS准一维纳米材料

1.4有机-无机复合纳米复合光电材料

1.5有机-无机一维纳米复合材料的研究进展

1.6课题的提出及意义

参考文献

第二章TiO2、CdS、ZnO一维纳米材料的制备

2.1一维TiO2纳米材料的水热合成

2.1.1实验方法

2.1.2结果与讨论

2.2一维CdS纳米材料的水热合成

2.2.1实验方法

2.2.2结果与讨论

2.3 ZnO纳米材料的水热合成

2.3.1实验方法

2.3.2结果与讨论

参考文献

第三章一维无机纳米材料的电子结构的表征

3.1一维TiO2纳米材料电子结构的研究

3.1.1可见-紫外分光光度计

3.1.2荧光光谱的表征

3.1.3表面光电压谱与场致表面光电压谱的测试

3.2一维CdS纳米材料电子结构的研究

3.2.1可见-紫外分光光度计

3.2.2、荧光光谱的表征

3.2.3表面光电压及场致的表面光电压的测试

3.3 ZnO纳米材料电子结构的研究

3.3.1可见-紫外分光光度计

3.3.3表面光电压及场致的表面光电压的测试

3.4小结

参考文献

第四章酞菁氧钛/无机半导体纳米复合材料的制备及其光电导、表面光伏性能

4.1 TiO2与酞菁氧钛(TiOPc)复合材料制备及光电性能

4.1.1 TiO2与酞菁氧钛(TiOPc)复合材料制备

4.1.2 TiO2与酞菁氧钛(TiOPc)复合材料标准光致放电实验

4.1.3 TiO2与酞菁氧钛(TiOPc)复合材料表面光电压的测试

4.1.4小结

4.2 CdS与酞菁氯铝(AlClPc)复合材料制备及光电性能

4.2.1 CdS与酞菁氯铝(AlClPc)复合材料制备

4.2.2 CdS与氯化酞菁铝(AlClPc)复合材料标准光致放电实验

4.2.3 CdS纳米棒与酞菁氯铝(AlClPc)复合材料表面光电压

4.2.4小结

参考文献

附录

附录一：主要原料和试剂

附录二：其他测试仪器及制样方法

附录三：TiO2与酞菁氧钛(TiOPc)复合材料标准光致放电实验结果

附录四：含Degussa P25和TiO2纳米管均为5％时光导性能的研究

附录五：CdS与酞菁氯铝(AlClPc)复合材料标准光致放电实验结果

附录六：含CdS纳米棒和CdS纳米颗粒为5％时光导性能的研究

攻读硕士学位期间完成的部分论文

致谢