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本论文的主要内容是研究硫化锌纳米材料的可控制备、生长机理和光学性能。实验采用溶剂热法,以N,N-二乙基二硫代氨基甲酸锌为单一的反应前驱物,制备出了形貌均匀的硫化锌纳米带。并且通过加入硝酸银,制备了较长的硫化锌纳米线。通过对硫化锌纳米材料形貌的变化和生长机理的研究,我们重点探索了在不同链长的伯烷基胺溶剂中,基于烷基胺配位能力的模板生长和硫化银引导的催化生长之间的竞争关系。由于烷基胺的配位能力随着碳链长度的增加而减弱,所以在链长较短的正丙胺和正丁胺溶剂中,烷基胺的配位能力比较强,模板生长占主导地位,制备的硫化锌纳米材料的形貌为带状。当烷基胺的链长逐渐变长时,烷基胺的配位能力逐渐降低,则催化生长就逐渐取代了烷基胺的模板生长,所制得的硫化锌纳米材料的形貌就由带状变成了线状。
通过对硫化锌纳米材料的紫外,近红外光谱分析,我们发现,加入硝酸银之前,所制备的硫化锌纳米带的紫外吸收峰随着烷基胺碳链长度的增加向低能量的红移方向移动。加入硝酸银之后,我们可以观察到在正己胺、正辛胺和正十二胺试剂中制备的硫化锌产物的吸收边发生红移。通过对硫化锌纳米材料的光致发光光谱分析,加入硝酸银之前,制备的所有硫化锌纳米带在332 nm和355 nm处有两个较强的紫外发射峰;而加入硝酸银之后,波长332 nm处的紫外发射峰变弱甚至消失,而355 nm处的频带边缘或激子发射则相对变强。而在波长396 nm和469 nm处的两个发射峰,在加入硝酸银前后并未发生变化。
本文还对铜族硫化物(CuS,Ag2S)的溶剂热制备和光学性能进行了初步探索。实验采用溶剂热法,制备出了形貌尺寸均一的硫化铜纳米片和硫化银纳米晶。通过对硫化铜纳米片和硫化银纳米晶的紫外-近红外光谱分析,硫化铜纳米片在222nm处和425 nm处有两个吸收峰,说明产品对紫外和可见光都有不同程度的吸收,并且吸收峰发生了明显的蓝移。硫化银纳米晶则在近紫外区312 nm处有一个吸收边,在近红外区并没有明显的吸收。相对于体相硫化银来讲,吸收峰发生了明显的蓝移,这可能是由于量子尺寸效应导致的能带隙的加宽。