硫化银基异质结及银纳米晶的合成与表征

摘要

异质结和贵金属纳米晶具有独特的电学和光学特性，在生物标记，光催化和太阳能电池等领域有着广泛的应用，因而受到研究人员的广泛关注。由于异质结和贵金属纳米晶的性质强烈依赖于其尺寸大小和形貌，因此对其尺寸和形貌的可控合成一直是普遍关注的热点。然而在合成贵金属纳米晶的过程中存在氧化腐蚀现象，在合成异质结纳米晶过程中存在异质形核和晶格失配现象，这对异质结和贵金属纳米晶的可控合成造成一定的难度。此外，在合成化学方面，研究异质结和贵金属纳米晶的生长机理对于实现其可控合成有着重要的指导意义。因此，实现异质结和贵金属纳米晶的可控合成并探索其合成机理，具有重要意义。基于以上所述，本文采用湿化学合成方法在油酸和油胺体系中，研究了Ag2S-CdS和Ag2S-Ag异质结及Ag立方体纳米晶可控合成，并探索了其生长机理及光学性质，主要工作如下:
　　1，采用“两步法”，以CdS纳米棒为基体，使得Ag2S纳米晶选择性成核位置的生长，最终合成了形貌可控的Ag2S-CdS异质结构，该结构的两种物质间有着紧密的外延界面。通过简单的调整Ag+/Cd2+比，可以获得两种不同的形貌:Ag2S生长在纳米棒的尖端，Ag2S生长在纳米棒的多个位置。Ag2S生长在纳米棒上以后，光学性质发生了明显的变化，即带隙发射几乎淬灭而缺陷发射有着明显的增强。通过晶体结构的分析，发现这种两种物质间晶格不匹配，导致了应力外延界面的出现，并直接影响了该结构的光学性质，使其发生明显的缺陷增强的发射光谱。通过该方法，也成功制备了Ag2S-ZnS异质结纳米棒。
　　2，采用“一锅煮”的方法制得了单分散性很好的Ag纳米晶颗粒，该颗粒具有很好的自组装性能。通过用油胺作为配体和还原剂，制得的Ag纳米晶的尺寸为6nm。通过HRTEM表征，发现了单个银纳米晶具有五重孪晶结构，该结构是由五个微晶沿[011]方向旋转72度重叠连接形成。并且采用“热注射”的方法合成了不同形貌的Ag2S-Ag异质结纳米晶。在不同反应时间条件下，注射后先生成Ag2S纳米晶，促进了Ag纳米晶的异质成核生长。
　　3，退火过程使得细小的银纳米球转变为单晶银纳米立方体。该纳米立方体的尺寸均一，大小为14nm，具有良好的单分散性。通过对不同时间退火的样品进行分析，发现了银纳米球转变为银纳米立方体和银纳米棒的机理，即通过配体弱吸附的晶体表面团聚的方式进行合并。实验结果也表明了，可以通过改变氨基配体的碳链长度，控制纳米立方体的尺寸。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 贵金属纳米晶

1．1．1 金纳米晶

1．1．2 银纳米晶

1．2 半导体纳米晶

1．3 异质结纳米晶

1．3．1 合成异质结纳米晶的原理

1．3．2 异质结纳米晶的研宄进展

1．3．3 异质结纳米晶的性质和应用

1．4 本论文的立题意义

第二章 Ag2S-CdS异质结纳米晶的合成及光学性质研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品与仪器

2．2．2 Ag2S-CdS异质结构的制备和表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 Ag2S-CdS异质结纳米棒的结构、形貌表征

2．3．2 Ag2S-CdS的不同形貌及高分辨电镜分析

2．3．3 Ag2S-CdS异质结纳米晶的光学性质

2．4 本章小结

第三章 Ag2S-Ag异质结及Ag纳米晶的合成与表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 Ag前驱体的制备

3．2．2 Ag纳米晶的制备

3．2．3 Ag2S-Ag异质结纳米晶的制备

3．2．4 表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 Ag纳米晶的形貌及结构分析

3．3．2 Ag2S纳米晶的形貌及结构分析

3．4 本章小结

第四章 退火处理制备Ag纳米立方体

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 纳米银籽晶的制备

4．2．2 银纳米立方体的制备

4．2．3 银纳米晶的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 2．5nmAg2S纳米球的形貌和结构分析

4．3．2 Ag纳米立方体的形貌和结构分析

4．3．3 Ag纳米立方体的生长机理的探讨

4．3．4 合成Ag纳米立方体配体作用的探讨

4．4 本章小结

第五章 论文总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果