铟基Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米材料分级结构液相合成及性质研究

摘要

本论文旨在探索铟基Ⅲ-Ⅵ族无机半导体纳米材料的液相合成新途径。在对文献综合分析的基础上，利用有机小分子、生物小分子以及高分子添加剂等作为结构导向试剂，选择了水热、溶剂热的化学合成，实现了铟基Ⅲ-Ⅵ族半导体材料多级纳米结构的生长和组装。研究了产品的形貌、晶体结构、影响因素和形成机理等，初步探讨了材料的形貌对材料性质的影响。本论文内容归纳如下： 1.通过超声辅助液相合成方法，成功合成了InOOH纳米线组装的三维结构。有机胺分子作为反应过程结构导向分子，促进了线状结构的形成。对反应溶液进行超声有利于形成均匀的纳米线结构，其原因为超声所提供的能量促使均一的InOOH晶种的形成。 2.通过L-半胱氨酸生物小分子辅助，用低温水热法合成出统一形貌、直径大约400 nm花状结构β-In2S3纳米粉末，实验表明L-半胱氨酸分子起着两方面的作用：既提供硫源，又与In3+离子配位。这种结构的In2S3具有很大的比表面的多孔结构，在光催化器件上有潜在的应用价值。这种环境友好的生物小分子辅助液相合成方法可广泛应用在制备其它金属硫化物。 3.利用两步法合成出C-In2O3。首先，水热法合成由纳米方块组装成的不同形貌In(OH)3纳米材料。实验结果显示具有特殊结构的有机分子和生物分子在材料的生长和组装过程中有重要的作用，它们促进了结构基元的取向搭接，从而达到合成预期结构的目的。再通过后期热处理的方法，成功获得了具有与前驱物相似形貌的C-In2O3纳米粉末。这些具有特殊结构的C-In2O3可预期作为催化、传感器以及光电材料。 4.利用溶剂热法制备出不同结构的InOOH，包括纳米棒组装的海胆状分等级结构和一维纳米结构。聚合物和有机胺分子作为capping试剂，动力学控制InOOH晶种不同晶面的生长速率，获得纳米棒状结构。热处理InOOH可制得H-In2O3，并继承前驱物的形貌。光降解实验结果发现样品的形貌、尺寸以及比表面对降解性能产生重要影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2纳米材料的概述

1.2.1纳米材料的特性

1.2.2纳米材料的性质

1.2.3纳米材料的结构

1.2.4纳米材料的组装

1.2.5纳米材料的表征手段和常用公式

1.3半导体纳米材料

1.3.1半导体材料的分类

1.3.2半导体材料的液相合成

1.3.3铟基Ⅲ-Ⅵ族半导体材料

1.4选题意义及研究内容

参考文献

第2章超声辅助液相合成三维InOOH分级结构

2.1 引言

2.2实验部分

2.3实验结果和讨论

2.4本章小结

参考文献

第3章 生物小分子辅助水热合成β-In2S3纳米花状结构

3.1 引言

3.2实验部分

3.3实验结果和讨论

3.4本章小结

参考文献

第4章取向搭接组装分级结构的C-In2O3

4.1引言

4.2温度控制In(OH)3纳米方块自组装及其热处理产物In2O3

4.2.1研究背景

4.2.2实验部分

4.2.3研究结果和讨论

4.2.4本节小结

4.3 DL-天冬酰胺辅助合成In(OH)3空心结构及其热解产物C-In2O3

4.3.1研究背景

4.3.2实验部分

4.3.3研究结果和讨论

4.3.4本节小结

4.4本章小结

参考文献

第5章 液相合成不同纳米结构H-In2O3及光催化性质研究

5.1 引言

5.2热解海胆状InOOH制备H-In2O3及其光解性质研究

5.2.1研究背景

5.2.2实验部分

5.2.3研究结果和讨论

5.2.4本节小结

5.3 制备H-In2O3纳米线状和管状结构和及其光解性质研究

5.3.1研究背景

5.3.2实验部分

5.3.3实验结果与讨论

5.3.4本节小结

5.4本章小结

参考文献

附录 博士期间完成的学术论文

致谢