纳米结构铋、铁硫化物材料的制备及性质研究

摘要

金属硫化物纳米材料由于具有特殊的光、电、热、磁等性质使其在光热、光电、催化、传感、超导、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。本文采用不同的化学路径制备了多种纳米结构Bi2S3和NaFeS2·2H2O，探讨了它们的形成机理并研究了其光学和水汽传感性能。 开展了Bi2S3空心微米环和纳米管的合成与表征。在水热和室温条件下将Bi(NO3)3·5H2O水解分别得到圆片状和棒状水解产物，以这两种水解产物为前驱物，分别与少量硫离子溶液反应并用适量稀硫酸溶液将产物充分溶解，最终制备出Bi2S3空心微米环和纳米管。Bi2S3微米环的内径约1-1.5μm，外径约1.5-2μm，由平均尺寸为100 nm的纳米晶粒组装而成。Bi2S3纳米管的横截面呈四方形，边长大约400-1000 nm，管壁厚约100 nm。实验还对Bi2S3微米环和Bi2S3纳米管的形成机理进行了探讨，并研究了不同形貌Bi2S3的荧光性质。 分别探索了NaFeS2·2H2O纳米线束和放射状纳米纤维的合成和表征。采用蒸发诱导自组装方法，在不使用任何表面活性剂和有机溶剂的前提下，通过加热蒸发FeSO4和硫离子水溶液的混合物，制备直径为50-100 nm、长度达几十微米NaFeS2·2H2O纳米线束。采用水热方法制备了直径约300 nm，长度约十几微米的纳米纤维组装的放射状NaFeS2·2H2O纳米材料。实验结果表明，NaFeS2·2H2O纳米线束的形成经历了三个典型阶段：NaFeS2·2H2O微米花球、NaFeS2·2H2O纳米棒和NaFeS2·2H2O纳米线束。其形成机理可能是晶体分裂与晶粒定向生长同时作用的结果，蒸发温度是最终形成NaFeS2·2H2O纳米线束的重要因素。放射状NaFeS2·2H2O纳米纤维的形成可能是晶体分裂的结果。同时，实验还研究了NaFeS2·2H2O纳米线束对水汽的传感性质。

目录

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 前言

1.1纳米结构半导体金属硫化物材料的研究意义

1.2纳米结构金属硫化物材料的性质与制备

1.2.1空心纳米结构金属硫化物材料制备与性质

1.2.2一维金属硫化物纳米材料的制备与性质

1.3本课题的提出、研究意义和研究内容

第二章 纳米结构硫化铋的制备及荧光性质

2.1引言

2.2实验方法

2.2.1化学试剂及实验设备和仪器

2.2.2样品制备

2.2.3产物表征与性能研究

2.3实验结果与讨论

2.3.1 Bi2S3微米环的表征结果

2.3.2 Bi2S3纳米管的表征结果

2.3.3 Bi2S3纳米棒的表征结果

2.3.4 Bi2S3空心纳米结构形成机理探讨

2.3.5纳米结构Bi2S3的荧光性质

2.4本章小结

第三章 纳米结构NaFeS2·2H2O的制备及其相关性质

3.1引言

3.2 NaFeS2·2H2O纳米线束的制备及在水汽传感方面的应用

3.2.1实验方法

3.2.2实验结果和讨论

3.3放射状NaFeS2·2H2O纳米纤维的制备

3.3.1实验部分

3.3.2实验结果与讨论

3.4本章小结

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文