具有分級(jí)結(jié)構(gòu)金屬硫化物的合成與表征.pdf

1、近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)生物體生成的具有分級(jí)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特形貌的無(wú)機(jī)材料有著重要的生物功能,它們激發(fā)了人們?cè)O(shè)計(jì)材料的獨(dú)特靈感。于是大量科研人員通過(guò)選擇合適的模板、有機(jī)分子或者生物大分子作為基質(zhì),采用仿生合成方法使無(wú)機(jī)納米顆粒分級(jí)有序組裝,研究可控合成條件和規(guī)律,以期得到具有特殊功能的無(wú)機(jī)材料。這方面的研究已經(jīng)取得了一系列的研究成果,但是,如何采用一種簡(jiǎn)單、有效并能大量可控合成具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的納米/微米無(wú)機(jī)材料的方法仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的工作。

2、　　 研究證實(shí),具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的納米/微米金屬硫化物具有一些優(yōu)越性能,但目前在其制備過(guò)程中通常需要借助于模板或者表面活性,體系復(fù)雜。本論文中,我們采用乙醇/水簡(jiǎn)單的二元組分為溶劑,不用模板或者表面活性,合成了不同形貌和不同排列方式的系列金屬硫化物納米/微米分級(jí)組裝體(CdS,PbS,CuS,ZnS),并通過(guò)反應(yīng)條件的簡(jiǎn)單調(diào)控而達(dá)到可控合成。另外,在該反應(yīng)體系下,我們采用低溫液相合成路線,成功制備出微米級(jí)的片-花-管三級(jí)結(jié)構(gòu)CuS。合成過(guò)

3、程簡(jiǎn)單易行、條件溫和、無(wú)需模板和表面活性劑、可大量合成。這些優(yōu)點(diǎn)可為晶體設(shè)計(jì)生長(zhǎng)提供參考。本論文具體內(nèi)容如下:
　　 1、在乙醇/水二元體系中,以氯化鎘和硫脲作為反應(yīng)源,采用溶劑熱法,合成了3D花狀CdS。然后通過(guò)XRD、TEM和SEM對(duì)其晶形、形貌和排列方式進(jìn)行了表征。結(jié)果表明CdS是具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的晶體。對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明乙醇在形成3D花狀CdS組裝過(guò)程中起著很重要的作用?；跁r(shí)間跟蹤實(shí)驗(yàn),我們提出了可能的生長(zhǎng)機(jī)理。并對(duì)其光催化性能

4、進(jìn)行了研究。
　　 2、通過(guò)研究并調(diào)控反應(yīng)條件,包括溶液的極性、反應(yīng)物濃度比、不同的鎘源和硫源、以及溶液的Ph值,可控合成了不向維度、尺寸、形貌和排列方式的CdS。通過(guò)比較和分析以上影響因素,從中得出具有配位能力的硫脲和Ph=5.4是CdS形成均一形貌和尺寸的關(guān)鍵因素。并對(duì)不同形貌的CdS進(jìn)行了光學(xué)性質(zhì)的研究。
　　 3、用不同的金屬鹽(Pb(NO3)2,CuSO4·5H2O,Zn(acac)2·2H2O)替代CdCl2

5、·2.5H2O,在相同的反應(yīng)體系中,采用與主題實(shí)驗(yàn)1相同的合成過(guò)程,我們也成功地制備出具有分級(jí)結(jié)構(gòu)花狀硫化鉛、硫化鋅和銀耳狀硫化銅。這些結(jié)果說(shuō)明在簡(jiǎn)單的乙醇/水二元體系中,可以合成系列具有分級(jí)結(jié)構(gòu)金屬硫化物(CdS,PbS,CuS,ZnS)。
　　 4、在乙醇/水二元體系中,僅以CuCl2和TAA為原料,制備出了片-花-管三級(jí)結(jié)構(gòu)CuS。我們巧妙地利用了TAA中S2-的弱還原能力,使Cu2+還原為Cu+,過(guò)渡態(tài)Cu+以配合物形式