硅納米線及金屬-半導體納米復合物的可控制備和性能研究.pdf

1、硅納米線(SiNWs)在很多領域的應用潛力正受到越來越多的重視。例如在生化、生物醫(yī)學傳感器、發(fā)射晶體管、太陽能能量轉換和儲存等方面。但是多種制備方法中硅納米線的產量都很低，這已成為大規(guī)模應用的局限，因此硅納米線的高產量制備在其各種應用中有著重要的意義。
　　 二氧化鈦(TiO2)具有比表面極高、化學穩(wěn)定性好、可吸收太陽光、光電活性高、無毒和廉價易得等特點，在環(huán)保領域是一種有前途的光催化劑。摻雜是制備高效催化劑的常用方法。目前已有

2、不少制備貴金屬/二氧化鈦復合材料的方法，大體上都存在步驟繁瑣或者效率低的弊端，同時貴金屬在二氧化碳表面的均勻分布也是難以克服的困難。
　　 硫化鎘(CdS)是一種典型的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，在可見光范圍內具有很好的光電特性。隨著尺寸和維度的降低，CdS納米材料表現出許多不同于其塊體和薄膜材料的光學、電學及非線性光學性質。
　　 本論文主要包括以下四個方面內容:
　　 (1)用硅片為原料，采用金屬輔助催化腐蝕法制各

3、硅納米線。
　　 研究了催化劑沉積時間和腐蝕時間對腐蝕結果的影響，將原有的兩步腐蝕法改進為一步腐蝕，簡化了反應工藝。
　　 (2)以硅粉為原料，低成本、大規(guī)模、簡易地制備硅納米線并測試其光催化性能和三階非線性光學性能。
　　 采用了一種低成本高產量的方法來制備硅納米線，首先將金屬銀沉積在硅粉表面，然后進行金屬輔助催化腐蝕，就可以得到形貌良好的硅納米線。我們對所制備的硅納米線的形貌和結構進行了研究，結果顯示得到了平

4、均直徑為79±35納米，長度超過10μm的單晶硅納米線，產率達到20％。對羅丹明B的降解實驗證明硅納米線在可見光下具有光催化性能。Z-掃描實驗表明硅納米線表現出良好的三階非線性光學性能，非線性光學參數比硅片、多孔硅和嵌在SiO2中的硅納米晶大了4個數量級。
　　 (3)餅干狀貴金屬/二氧化鈦納米復合材料的簡單制備、表征及其光催化性能測試。
　　 貴金屬顆粒沉積在二氧化鈦薄片上形成餅干狀納米材料。方法是先將金屬離子吸附在片

5、狀二氧化鈦表面上，再加入還原劑將金屬離子還原得到最終產物。不同貴金屬離子在二氧化鈦表面的吸附通過調整懸浮液pH值，改變固體表面電荷來實現。本文分別制備了金屬含量不等的Ag/TiO2和Au/TiO2納米復合物，并且通過紫外光下降解羅丹明B實驗測試了各個樣品的光催化活性。結果表明材料的光催化性活性與沉積的貴金屬的種類和金屬含量有關，Ag/TiO2復合材料表現出比Au/TiO2復合物更好的光催化性能，且銀的含量為（1.0％wt.％）時達到最高

6、。
　　 (4)貴金屬/硫化鎘納米復合材料的制備及摻雜對硫化鎘材料熒光性能和三階非線性光學性能的影響。
　　 實驗分為三個步驟，先水熱法制備可溶于有機溶劑的硫化鎘量子點，再將貴金屬離子從水相轉移至有機相中，最終利用具有還原性的絡合劑十二胺將金屬離子還原，得到貴金屬/硫化鎘納米異質結構Ag/CdS，Au/CdS。溶劑熱反應可以保持劇烈攪拌，比以往的水熱方法得到的產物形貌均勻、規(guī)則、尺寸小。產物可以很好地溶解在有機溶劑甲苯中