论文部分内容阅读
一维纳米材料由于本身优异的光学和电学等性质,使其在太阳能电池、生物医疗和催化等领域具有极高的研究价值。而一维纳米结构阵列在光吸收和载流子收集方面的独特优势使其在下一代太阳能电池中具有巨大应用前景。同时,由于其良好的光热特性使其在光热治疗方面也表现出显著的应用潜力。本论文主要利用溶剂热法控制合成一维纳米结构的Bi-S-I体系的半导体化合物,研究其在太阳能电池和光热治疗肿瘤方面的性能,具体内容如下:(1)首先利用溶剂热法在钨箔上生长Bi2S3纳米棒阵列,探究蒸馏水与N,N-二甲基甲酰胺的不同比例对Bi2S3纳米棒阵列形貌的影响。以Bi2S3纳米棒为前驱通过溶剂热法将钨箔上的Bi2S3纳米棒阵列转化成BiSI纳米棒阵列。通过XRD、TEM、XPS等仪器表征BiSI样品的形貌以及结构。通过UV-Vis-NIR吸收光谱分析BiSI在可见光范围内吸收性能好,计算得到其禁带宽度约为1.57eV。利用生长的BiSI纳米棒阵列为n型吸收层,研制了固态太阳能电池装置。组装后的太阳能电池装置功率转换效率(PCE)为0.662%,最大外量子效率(EQE)为12.67%。综合性能分析,BiSI纳米棒阵列作为吸收材料可应用在低成本的太阳能电池中。(2)以自制油酸铋配合物溶液为前驱,利用溶剂热法制备Bi19S2713纳米棒。通过XRD、TEM、XPS等确定Bi19S27I3的结构以及形貌。同样通过UV-Vis-NIR吸收光谱分析Bi19S27I3在可见光及近红外光范围内吸收性能良好,计算得出禁带宽度约为 0.85 eV。合成的 Bi19S27I3 纳米棒在 808 nm(NIR-Ⅰ)和 1064 nm(NIR-Ⅱ)处有较高的光热转换效率,分别为42.7%和41.5%,具有良好的光热治疗前景。在体内光热治疗实验中,将裸鼠分为三组,对照组、NIR照射组和注射Bi19S27I3+NIR照射组,将三组裸鼠的体重和肿瘤体积进行对比,验证体内光热治疗效果。实验表明,对照组和NIR照射组的裸鼠肿瘤体积逐渐变大,注射Bi19S27I3+NIR照射组的裸鼠肿瘤体积逐渐变小,直至变成黑色疤痕。因此在808 nm或1064 nm激光照射下,通过Bi19S27I3纳米棒介导的热疗消融能有效抑制肿瘤的生长,有望成为治疗癌症的光热治疗试剂。