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近年来,纳米材料发展十分迅速。已经从简单的一元与二元化合物逐渐发展到多元复杂体系,从单一成份到多成份杂化材料体系。本论文从绿色环保的角度出发,围绕黄铜矿类化合物的结构认识、组成和带隙调控与功能集成等方面开展了一系列系统性的研究工作。取得的结果如下: 1.在低温条件下合成了立方相闪锌矿结构和六方相纤锌矿结构的Cu2SnS3纳米晶。Cu2SnS3与ZnS和CuInS2两者之间的晶胞失配度仅为0.2%和1.8%。通过选择合适的反应温度,有效地防止相分离的发生,合成一系列具有立方相闪锌矿结构(ZnS)x(Cu2SnS3)1-x与(CuInS2)x(Cu2SnS3)1-x四元合金纳米晶。通过改变反应前体投料比合成了组成与带隙可调的(ZnS)x(Cu2SnS3)1-x与(CuInS2)x(Cu2SnS3)1-x四元合金纳米晶。其中(ZnS)x(Cu2SnS3)1-x的带隙在3.63-0.94eV之间任意可调,(CuInS2)x(Cu2SnS3)1-x的带隙在1.35-0.94eV之间任意可调。其光谱范围覆盖了大部分的紫外到近红外区域,为光伏器件以及光催化等应用提供了一系列低毒性,低能耗的半导体纳米材料。 2.使用Cu(dedc)2,In(dedc)3,Zn(dedc)2等单源前体,以硫醇为配体合成了具有六方相纤锌矿结构Zn-Cu-In-S四元合金半导体量子点。通过控制反应温度与前体投料比等实验条件调节了Zn-Cu-In-S四元半导体量子点尺寸、组成与带隙,获得了540-670nm范围的发射光谱。通过ZnS壳层的生长,提高其发光效率,最高荧光量子产率可达约30%。这将有助于开拓它们在发光二极管,太阳能电池以及生物标记领域的应用。 3.以Fe2O3纳米晶为种子,通过种子生长法合成了Zn-Cu-In-S/Fe2O3异质结构纳米晶。并对所得样品进行了发光和磁学性质表征。所得的纳米晶同时保持了Zn-Cu-In-S量子点的荧光性质与Fe2O3纳米晶的磁学性质两种功能。纳米粒子整体尺寸小于10nm。这些具有异质结构的纳米晶的成功合成可能会推动其在细胞标记,细胞跟踪以及活体成像等领域的应用。 4.以硫醇为配体平衡反应中各阳离子前体活性,合成了Mn-Cu-In-S四元合金量子点。通过控制反应温度等因素调节了Mn-Cu-In-S四元半导体量子点尺寸,实现了Mn-Cu-In-S量子点的发光可调,获得了540-650nm范围内可调的发射光谱,通过ZnS壳层的生长提高其发光效率,最高荧光量子产率可达约20%。研究了Mn-Cu-In-S/ZnS核壳结构稀磁半导体合金量子点的磁学特性,发现了其磁偏压现象。这些磁光双功能量子点有可能被应用在生物分离,生物成像以及光催化等领域。同时,也为其它过渡金属离子(如Fe2+,Co2+,Ni2+等)在Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体材料中的掺杂找到一种可供参考的合成方法。