ZnxCd1-xS纳米线的可控合成及其可调的光学性质

采用简单的气相沉积法,合成了不同组成的Zn_xCd_1-xS (0< x <1)纳米线. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子能谱研究了所制得的纳米线的表面形貌和组成. 该方法以Au为催化剂,简单控制起始物质的相对用量和沉积温度,可以获得可控的Zn/Cd 比例. X射线衍射结果表明所制得的Zn_xCd_1-xS纳米线具有纤维锌矿的单晶结构. 根据制得纳米线的表面形貌讨论了纳米线可能的生长机理为“底部生长”机理. 利用拉曼光谱和光致发光光谱研究了Zn_xCd_1-xS纳米线的光学性质,其纵向光学(LO)声子的拉曼位移频率随着组成的变化在ZnS和CdS的拉曼位移频率之间连续变化. 光致发光光谱中同时存在带边发光和缺陷发光. Zn_xCd_1-xS纳米线的带间跃迁的频率可随着组成的调节而调节,纳米线的禁带宽度介于ZnS (3.63 eV)和CdS (2.41 eV)的禁带宽度之间.     

利用牛血清蛋白合成CdS纳米棒和网状纳米线

采用简单易控、对环境友好的矿化方法, 利用牛血清蛋白(BSA)做模板, 通过Cd2+与硫代乙酰胺(TAA)反应制备了形貌均一的CdS纳米棒和网状纳米线. 分别采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、荧光(PL)发射谱和导电原子力显微镜(C-AFM)等方法对不同实验温度下制备的CdS样品的结构形貌、成分组成和光学性质及微区电子传输行为进行了表征. 结果表明: 在实验反应温度为20 ℃时, 得到的产物为单分散性好的CdS 纳米棒, 长度为250 nm, 直径为30 nm; 在50 ℃时, 得到网状CdS纳米线, 其长度为2-3 μm; CdS纳米棒和网状纳米线均为立方相闪锌矿结构. 荧光性质的测试表明, CdS纳米棒和网状纳米线具有优良的荧光性能, 电流-电压(I-V)特性的表征表明CdS纳米线具有很好的电导特性.     

表面修饰CdS和(CdS)ZnS纳米晶的性能研究

在水相中合成了CdS纳米微粒,以ZnS对其进行表面修饰,得到具有核壳结构的(CdS)ZnS水溶性纳米晶。采用红外光谱、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征其粒度和形貌,紫外-可见吸收光谱(UV)、荧光光谱表征其光学特性。制得的CdS近似呈球形,直径为8nm;CdS纳米颗粒表面经ZnS修饰后,其荧光发射峰强度显著增强,表面态发射减弱。     

水溶性的CdSe/CdS/ZnS量子点的合成及表征

用L-半胱氨酸盐(Cys)作为稳定剂,合成了水溶性的双壳结构的CdSe/CdS/ZnS半导体量子点。吸收光谱和荧光光谱结果表明,双壳结构的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒比单一的CdSe核纳米粒子和单核壳结构的CdSe/CdS纳米粒子具有更优异的发光特性。用透射电子显微镜(TEM)、ED、XRD、XPS和FTIR等方法对CdSe核和双壳层的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒的结构、分散性及形貌分别进行了表征。     

硫化镉量子点的合成及其光限幅效应

采用胶体化学法制备了四种表面修饰有不同有机功能团的CdS量子点(QDs),利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、光致发光(PL)光谱、开孔Z扫描技术分别研究了四种CdS样品的线性光学和非线性光学性能.结果表明:颗粒大小、表面形貌和缺陷浓度是影响CdS QDs非线性光学性能的主要因素.     

导电聚吡咯纳米线的电化学无模板法可控合成与表征

以β-萘磺酸(NSA)为掺杂剂,采用电化学无模板法制备了聚吡咯(PPy)纳米线.研究了NSA浓度、吡咯(Py)单体浓度及反应温度对PPy纳米线形貌的影响.分别采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和拉曼光谱对PPy纳米线的结构形貌和化学结构进行了表征.结果表明,利用电化学无模板法可得到中空的PPy纳米线;NSA浓度会影响PPy纳米线的取向性;增大Py单体浓度,可制得圆锥状PPy纳米线;低温有利于合成形状细长、紧密堆积的PPy纳米线.PPy纳米线形貌受游离Py浓度及Py-NSA胶束数量影响,通过调节NSA浓度、Py浓度及反应温度改变游离Py浓度及Py-NSA胶束数量,可制得不同形貌的PPy纳米线.     

硫化镉纳米线的电沉积制备及表征

以不同孔径的多孔阳极氧化铝为模板,采用直流电沉积的方法,在含CdCl2和S的DMSO溶液中制备出了CdS纳米线．SEM、TEM表征的结果表明,在不同孔径的多孔阳极氧化铝模板中,通过沉积时间等条件的控制,制得直径不同、长度可达5μm的平行结构、均匀而连续的CdS纳米线阵列．电子衍射和能谱结果显示所得的纳米线属于六方晶系CdS,线中Cd和S原子比接近1：1．     

Mn2+掺杂对低温生长ZnS的形貌及光致发光性能的影响

以Zn粉和S粉为原料,Au纳米颗粒为催化剂,采用低温(450℃)化学气相沉积法(CVD),在Si(100)衬底上制备了未掺杂和Mn2+掺杂的ZnS微纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、能量弥散X射线谱(EDS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)等测试手段对样品的结构、成分、形貌和发光性能进行了分析.结果表明,所得ZnS样品均为六方纤锌矿结构,未掺杂的ZnS为微纳米球,在波长为450和463 nm处有2个发光强度较大的蓝光峰;Mn2+掺杂ZnS为纳米线,在波长479和587 nm处分别有1个微弱的蓝光峰和1个强度相对较大的红光峰.此外,还对ZnS微纳米结构的形成过程进行了探讨,并提出了可能的形成机理.     

CdS／聚电解质核-壳式复合微球的光谱特性研究

合成了CdS/聚电解质核-壳式复合微球并研究了其红外光谱、拉曼光谱和真空紫外光谱.在复合微球的红外光谱中出现的619.1 cm-1 Cd-S伸缩振动峰,与固态CdS相比出现了明显的蓝移现象.拉曼光谱中,与CdS特征纵光学声子模(1LO)相对应的299.4 cm-1也发生了蓝移现象.常温(290 K)和低温(20 K)下的真空紫外光谱存在差异.对于激发光谱,常温下主峰在269 nm,并有一些副峰,而低温下仅在253 nm处有1个明显的激发峰;常温下的发光峰在382 nm,并且有322、542和585 nm的副峰,而低温下则在394 nm处有明显的发光峰.这些结果说明CdS和聚电解质之间形成了包裹关系,并且具有很好的光学性能,可以作为荧光量子点标记材料.     

CuInS2纳米纸阵列薄膜的制备及生长机理

采用溶剂热合成技术,以氯化铜、硝酸铟和硫脲为反应物,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为阳离子表面活性剂,草酸为还原剂,无水乙醇为溶剂,直接在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)衬底上合成CuInS2(CIS)薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、能量色散谱(EDS)、紫外-可见(UV-Vis)反射光谱和透射光谱对样品的形貌、结构、成分和光学性能进行分析.结果表明,在适当的反应物浓度下,在FTO衬底上形成了垂直衬底生长的、具有良好结晶性能的黄铜矿结构的CIS纳米纸阵列薄膜.CIS薄膜中Cu,In,S的原子比为1.1∶1∶2.09,在紫外-可见和近红外波段具有良好的光吸收特性,禁带宽度约1.51 eV.结合不同反应时间制备的CIS薄膜的形貌、结构和成分分析,讨论了CIS纳米纸阵列薄膜的生长机理.     

S/Cd物质的量比对微波水热制备CdS微晶的形貌影响及光学性能研究

采用微波水热法,以CdCl2·H2O和Na2S2O3·5H2O为镉源和硫源,在不同的S/Cd物质的量比条件下合成了CdS微晶。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、EDS、透射电子显微镜(TEM)等对样品的物相、形貌和元素组分进行了分析。结果表明:随着S/Cd物质的量比的增大,产物CdS的形貌发生规律性变化,由四面体结构逐渐转变为准球形结构;准球形结构具有分级结构,是由更小的纳米晶组装而成;光致发光性质研究结果表明,所得的CdS微晶具有较好的蓝光发射性能。     

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.     

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系（英文）

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.     

温度对聚酰胺-胺树形分子模板法制备CdS量子点的影响

为了研究温度对聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子的模板法制备硫化镉(CdS)量子点的影响, 以4.5代(G4.5, 64个甲酯端基)PAMAM树形分子为模板, 在－10～30 ℃的温度范围内制备了分散良好的CdS量子点. 用透射电子显微镜(TEM)表征了CdS量子点的形貌、尺寸; 用紫外-可见光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)表征了CdS量子点的光学性能. 发现在相同条件下, 制备温度从－10 ℃升高到30 ℃, CdS量子点粒径从1.8 nm增大到3.4 nm, 其中在10 ℃时制备的量子点的尺寸分布最窄; CdS量子点的吸收和发射光谱均随温度增大而红移, 其中10 ℃时制备的量子点的室温光致发光效率最高. 这表明制备温度决定了树形分子的配位基团与Cd^2＋的分离速度, 并影响了CdS量子点的成核和生长过程, 从而最终决定了CdS量子点的尺寸及尺寸分布、光致发光颜色和发光效率.     

光谱法研究CdSe/CdS/ZnS量子点与壳聚糖的复合

通过CdSe/CdS/ZnS量子点与壳聚糖之间的静电作用,用共混法制备了壳聚糖-CdSe/CdS/ZnS复合物.用荧光光谱、紫外-可见光谱、红外光谱对所得的壳聚糖-CdSe/CdS/ZnS复合物进行了表征.研究结果表明:壳聚糖-CdSe/CdS/ZnS复合物具有良好的光学性能.     

聚苯胺对纳米CdS的光致发光增强效应

利用电化学脉冲沉积法在聚苯胺(PANI)膜上制备了纳米CdS/PANI复合膜,并利用扫描电镜光谱、紫外可见光谱、红外光谱、拉曼和荧光等光谱技术表征复合膜的形貌、结构及性质.CdS/PANI复合膜中CdS微粒呈现量子尺寸效应;CdS和PANI间存在相互作用;由于聚苯胺和CdS能级的合适匹配,聚苯胺对CdS的光致发光(PL)有增强效应,增强机理为光生载流子的传递机理.     

GaN纳米带、纳米环和Z字结构纳米线在金属镓颗粒上的原位生长及其发光性质

在1050℃氨气和氢气混合气氛中加热金属镓,在镓颗粒表面原位生长出了GaN纳米带、纳米环和Z字结构纳米线．利用激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了表征,结果表明,所得不同形貌GaN纳米结构均为单晶六方纤锌矿结构,纳米带宽度在20～300nm,长达30gm;纳米环直径在5-8gm;Z字结构纳米线的直径约为160nm．研究了反应温度和时间对产物形貌和结构的影响,提出了不同形貌GaN纳米结构的可能形成机理．从GaN纳米结构的发光光谱中观察到了发光峰位于361nm强的紫外光发光和456nm弱的蓝光发光,这两种发光分别起源于GaN宽带隙带边的激子发射和浅的给体向深的局域受体的跃迁．     

GaSb纳米线的CVD可控制备及其光学表征

采用CVD法合成GaSb纳米线,并分析生长时间对其长度的影响,随后对其进行光学表征.实验过程中,分别采用喷金法和滴金法对硅片进行预处理,再置于相同条件下制备GaSb纳米线;之后对其进行表征分析,根据扫描电子显微镜（SEM）表征结果证实,两种方法制备的纳米线都满足VLS生长机制.且发现GaSb纳米线的生长长度,可以通过改变其生长时间来进行控制.通过该纳米线的透射电子显微镜图（TEM）、X射线衍射图（XRD）等结构表征,表明该纳米线为结晶品质优良的立方闪锌矿结构;同时,从GaSb纳米线的拉曼光谱（Raman）及光致发光谱（PL）可以反映该纳米线具有优良的光学性质.由此证明,采用CVD法制得的纳米线光学性质优异,且可以实现可控制备.     

化学气相沉积法合成高结晶度的三元系Cd1-xZnxS纳米线

以硫化锌、硫化镉和活性碳粉作为反应物, 利用化学气相沉积方法成功合成了单晶Cd1-xZnxS纳米线. 为了解产物的结构、形貌、组分、微结构以及声子振动模式, 对样品进行了扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、能谱分析以及拉曼光谱分析. 分析显示合成的纳米线为六方铅锌矿结构, 生长方向沿着[210]方向, 长度均为10 μm, 直径在80-100 nm之间, x的值约为0.2. 拉曼光谱分析显示产物的拉曼峰位与纯CdS相比发生了蓝移.     

化学气相沉积法合成高结晶度的三元系Cd1-xZnxS纳米线

以硫化锌、硫化镉和活性碳粉作为反应物,利用化学气相沉积方法成功合成了单晶Cd1-xZnxS纳米线.为了解产物的结构、形貌、组分、微结构以及声子振动模式,对样品进行了扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、能谱分析以及拉曼光谱分析.分析显示合成的纳米线为六方铅锌矿结构,生长方向沿着[210]方向,长度均为10μm,直径在80-100 nm之间,x的值约为0.2.拉曼光谱分析显示产物的拉曼峰位与纯CdS相比发生了蓝移.