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作为纳米科学技术的基础,胶体纳米晶的可控合成一直是科技界热门的研究领域之一。在过去的十几年里,科研人员在胶体纳米晶的物相、尺寸、形貌控制方面已经取得了卓有成效的进展,并以之为手段实现了纳米材料物化性能的优化,研发出了许多在光电、催化、环境、能源、生命科学等领域具有重要应用前景的纳米材料。然而,随着各个科学技术领域的不断发展,单一组分的纳米材料逐渐暴露出了结构简单、功能单一的劣势。为了发展结构和功能更加多元化的新型纳米材料,目前的研究热点是将不同组分的纳米材料以特定的方式异质复合,通过整合不同组元的物化性能或引入异质界面,来构建性能更为丰富且优异的纳米功能材料。 硫属化合物由于其独特的结构和成键特点,呈现出一些新颖的电学、光学以及磁学等性能。以硫属化合物为组元构筑的纳米异质结,在催化、光伏、锂电以及生物医学等领域都具有潜在应用前景,因而成为许多研究人员的关注对象。目前,该类材料的液相可控合成相对滞后,无法满足人们对实际应用的要求。优化已有的方法,进一步开发通用、简便、可控性好并且易于放大的合成策略,在更多的材料体系内实现硫化物纳米异质结的构筑,将是该研究领域的发展方向。在此背景下,本论文在以下几个方面开展了研究: 1.在均匀的Cu1.94S纳米盘的侧表面上实现了MnS纳米棒的异质生长,合成出Cul.94S-MnS棒状纳米异质结,并研究了其生长机理。MnS的异质生长不仅使得Cu1.94S纳米盘的局域表面等离子体共振峰位从1800 nm逐渐移动到1200nm,还引入了室温顺磁特性。该纳米异质结的局域表面等离子体共振峰位于生物体红外窗口,因此可以作为光热疗中的光吸收剂;而室温顺磁性又使其可作为生物磁共振成像的造影剂。这种具有双功能纳米异质结在生物医学领域具有良好的应用前景。(这部分内容在本论文第二章中论述) 2.基于Ag2Se的快离子导电性,制备了单分散的Ag2Se纳米晶,并以之为催化剂,在液相中吸附外来离子进入其晶格,进而析出第二相。利用该策略,制备了Ag2Se-CdSe和Ag2Se-ZnSe二聚体半导体纳米异质结,以及 Ag2Se-CdSe-ZnSe和Ag2Se-ZnSe-CdSe三聚体半导体纳米异质结。研究了各种异质结在生长过程中的形貌演变及相应机理。这项工作拓展了硫属半导体异质结的种类,并发展出适用于制备硒化物半导体异质结的纳米催化剂。(这部分内容在本论文第三章中论述) 3.发展了一个选择性还原策略来制备Ag-MS(M=Cd,Zn)半导体纳米异质结。首先,利用Ag2S作为催化剂,通过催化辅助异质生长获得Ag2S-MS(M=Cd,Zn)纳米异质结;然后,经过三丁基膦选择性萃取Ag2S晶格中的S离子,将Ag2S还原为Ag单质。采用该方法,合成了Ag-MS(M=Cd,Zn)纳米异质结。此外,还研究了Ag-CdS纳米异质结的荧光性能。与相同条件下制备的单相CdS纳米棒对比,Ag-CdS纳米异质结中CdS的荧光强度显著提高。激发谱对比结果表明,荧光增强因子随激发波长的变化趋势与Ag纳米晶的局域表面等离子共振的峰形一致,这意味着Ag的局域等离子共振效应增大了CdS的吸收截面,因而导致荧光发射增强。(这部分内容在本论文第四章中论述) 此外,作为课题拓展,本论文还研究了在白光LED领域具有潜在应用的Eu∶Sr3La(VO4)3荧光粉和CsPbBr3-xIx钙钛矿量子点。研究结果表明,前者在近紫外光激发下,呈现暖白光发射,可望作为近紫外激发白光LED的光转换材料;后者经过组分优化可实现蓝光激发的明亮红光发射,可望作为红粉应用于YAG基白光LED。(这部分内容在本论文第五章中论述)