溶剂热法合成CdS纳米晶及其光学性质研究

以硫脲和醋酸镉为原料,采用溶剂热法在不同的反应介质和温度下合成了CdS纳米晶,比较了单胺与双胺对合成CdS纳米晶形貌的影响。采用透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光分光光度计(PL)对合成的CdS纳米晶结构和光学性能进行表征。结果表明:反应温度和反应介质对其形貌有影响,在双胺的条件下,60℃时合成了纯相的六方相CdS纳米棒;双胺条件下更易生成纳米棒,且高温下晶体的结晶性更好。PL分析表明,水(溶剂)热法制备的CdS的荧光光谱图与大多数CdS类似,均在440~480 nm和550 nm处存在发射峰,但较宽的发射峰蓝移说明材料的光学性质受到材料形貌和制备方法的影响。     

水热合成CdS纳米晶体的形貌控制研究

研究了水热合成CdS纳米晶体形貌的化学控制，选择不同的络合试剂为模板,研究其对水热合成CdS纳米晶体形貌的影响.实验发现若以络合试剂乙二胺、甲胺为模板时，产品CdS晶体的形貌分别为（20～30） nm×（200～600） nm和（40～50） nm×（200～600） nm尺寸的纳米棒;而以络合试剂吡啶、 氨为模板时，产品CdS晶体的形貌分别为平均尺寸约30 nm和20 nm的纳米颗粒.用XRD、TEM、XPS、PL和Raman光谱等技术对所得CdS纳米棒进行了表征.同时对水热合成CdS纳米晶体形貌的模板控制机制进行了探讨，提出了一种水热合成CdS纳米棒的络合物结构诱导生长机理.     

簇形和花形CdS纳米结构的自组装及光催化性能

通过可控溶剂热法, 利用乙二胺作为模板制备出簇形和花形硫化镉(CdS)纳米结构. 通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)观测其形貌和结构特征. XRD谱线显示, 簇形CdS为六方晶体结构, 而花形CdS纳米结构则为立方晶体. 实验结果表明, 整个自组装过程是由成核以及成核竞争引起的不同生长过程所组成的, 并且乙二胺的模板功能起了重要的作用. 通过不同时间和温度的实验, 深入探讨了簇形和花形CdS纳米结构的自组装机理. 室温光致发光谱(PL)显示这两种纳米结构在433 nm和565 nm附近有较强的发射峰, 分别对应激子发射和表面缺陷发光. 通过Brunauer-Emmett-Teller (BET)方法测试其比表面积. 研究了高压汞灯照射下, 簇形和花形CdS纳米结构在甲基橙(MeO)溶液中的光催化性能. 结果显示, 由于其较大的比表面积, 花形CdS纳米结构的光催化性能要远优于其它CdS材料.     

CdS:Mn纳米棒的溶剂热合成与发光性质

近年来,一维纳米材料已成为广泛的研究热点.其中,Ⅱ-Ⅵ族掺杂半导体发光材料是一个重要的研究方向.研究者已通过不同的方法合成ZnS或CdS基掺杂纳米发光材料,以期得到基质与发光中心之间有效的能量传递,以及控制基质本身的缺陷发光.溶剂热便是其中一种较新的合成方法,通过它可以在相对温和的反应条件下得到均一的、结晶度较高的产品,在硫化物纳米发光材料的合成方面具有一定的优势.本文以乙二胺为溶剂,采用溶剂热方法制备出CdS︰Mn纳米棒,并系统研究了反应温度、硫镉比和反应时间对CdS︰Mn纳米晶的结晶度和发光性质的影响.(1)反应温度的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA](硫代乙酰胺)=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130,190,220,230,250℃恒温反应10h.随着反应温度的升高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.因为Mn2+掺杂进入CdS晶格,CdS纳米棒沿[001]晶向的生长优势逐步减弱并最终消失.在130～220℃之间,样品的发光强度变化不大.在220℃以上,样品的发光强度随反应温度的升高而迅速降低.(2)硫镉比的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,改变TAA的浓度,分别采用0.5︰1,1︰1,1.5︰1,2︰1的硫镉摩尔比,在130℃恒温反应10h.发现随着硫镉比的提高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.当反应物中硫过量时,晶格缺陷以及表面悬空键数量降低,产品的发光强度随硫镉比升高而逐步提高.(3)反应时间的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA]=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130℃恒温反应1.5,2.5,4,6,10h.当反应时间少于4h时,CdS︰Mn纳米晶的结晶度迅速提高;而在4～10h之间,产品的结晶度变化不大.TEM图像显示了CdS︰Mn纳米棒的形成过程,只有当反应时间达到4h以上时,才能得到棒状产品.随着反应时间的延长,产品的发光强度先急剧降低,而后略微升高,这可能与纳米棒形成过程中产生的大量表面态有关.通过发光性质的研究,发现CdS基质的缺陷发光得到很好的抑制,产品在室温下即具有绝对优势的Mn2+发光(593nm),归于Mn2+的d-d(4T1-6A1)跃迁.激发光谱表明,本文所讨论的样品均显示出CdS基质的宽吸收,CdS基质与发光中心Mn2+之间存在有效的能量传递.综合考虑产品的形状与发光性质,当采用2︰1的硫镉比,不需要任何其他添加剂,在130℃反应10h制得Mn2+掺杂浓度为1%的CdS纳米棒,其在593nm附近的发光强度较强.CdS︰Mn纳米棒在纳米尺度电子和光子设备中具有潜在的应用价值.     

聚丙烯酸辅助水热合成CdS纳米片

利用聚丙烯酸(PAA)和硫代乙酰胺(TAA)合成大分子硫源,采用水热的方法在180℃下制备立方相CdS纳米片,纳米片平均大小在100nm.用X射线衍射仪器(XRD),透射电子显微镜(TEM),红外吸收光谱(FTIR)和紫外吸收光谱(UV-Vis)对CdS纳米片进行了形貌和性能表征,并分析了CdS纳米片形成的可能机理.此外,反应的溶剂对CdS纳米材料的形貌有重要的影响.     

CdS纳米微球的制备及其荧光性质的研究

本文以溶剂热法制得了CdS纳米微球体,并且采用XRD、SEM,PL等测试手段对产物进行了表征。实验结果表明:PVP、TU、Cd2+量及反应时间对产物的颗粒大小和荧光有显著的影响。在140℃下,以硫脲为硫源,乙二醇为溶剂制得的CdS纳米微球体具有良好的形貌,外形规则,直径大约200-300nm。荧光光谱分析表明PVP、Cd2+量的增大及反应时间的延长使CdS微球体的峰值发生红移,TU量的增大使峰值先红移后蓝移。通过改变反应条件,实现了对CdS纳米微球的荧光性质的调控。     

聚乙烯吡咯烷酮修饰的CdS纳米晶：多元醇合成、表征和可见光活性

采用溶剂热法合成了具有不同晶粒尺寸的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的CdS纳米晶,并运用XRD,N₂物理吸附,TEM,IR,UV-Vis等手段进行表征。结果表明,所制得的样品均为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的CdS纳米晶;添加四甲基氢氧化铵(TMAH)有利于获得晶粒尺寸较小的CdS纳米晶;受纳米晶粒尺寸的影响,CdS纳米晶的吸收边发生蓝移且可见光催化活性明显提高。     

CdS和CdSe新型纳米结构的高效溶剂热合成

采用快速高效的溶剂热法合成了海星形CdS纳米结构和一维CdSe纳米结构。用XRD、SEM和UV-Vis等表征手段对产物进行了表征，结果表明产物为单一的CdS和CdSe纳米结构，且CdS纳米结构具有良好的分散性，其形成极大地受到pH值影响，而CdSe先形成层状的二维结构、再形成一维纳米结构。     

闪锌矿结构CdS纳米晶的制备

以3-巯基丙酸为硫源, 采用水热法制备了尺寸小于10 nm、具有强光致荧光的闪锌矿型立方CdS半导体纳米晶. 用EDS能谱、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和XRD对晶体的化学成分、大小及结构进行了表征, 并分析了影响纳米晶尺寸的因素, 研究了闪锌矿型硫化镉纳米晶的荧光激发与发射谱.     

CdS纳米片与纳米线负载Au25纳米团簇光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的研究(英文)

光催化苯甲醇直接脱氢制苯甲醛是一种利用太阳能合成精细化学品的同时生成氢气的节能途径。负载型半导体CdS基催化剂是该反应的一类典型的光催化剂。文献报道CdS的形貌对光催化水分解的性能有明显的影响,但其在光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应中的形貌效应研究报道极少。本工作合成了纳米片状(NS)和纳米线状(NW)两种不同形貌的CdS,发现CdS-NS表现出比CdS-NW更高的转化苯甲醇的光催化活性,但这两种催化剂对苯甲醛的选择性非常低。通过在CdS-NS和CdS-NW上负载Au₂₅纳米团簇,光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的活性和选择性明显提高,并显著减弱了CdS载体的形貌对催化反应性能的影响。以上结果为设计合成精细化学品的高效光催化剂提供了参考。     

Synthesis of nanocrystalline CdS from cadmium(II) complex of S-benzyl dithiocarbazate as a precursor

The single X-ray crystal structure of the cadmium(II)–S-benzyl dithiocarbazate (SBDTC) complex, [Cd(SBDTC)Cl₂]₂, is reported. The compound has been found to be an effective single-source precursor for the preparation of CdS nanocrystals (NCs) via solvothermal method. CdS NCs including spheres and rods were prepared at a relatively low temperature by thermolysis of the precursor using chelating solvent like ethylene glycol (EG), ethylenediamine (EN), hydrazine hydrate (HH) or in a mixture of EG and EN. The influence of solvent, temperature and reaction time was investigated on the size and morphology of the NCs. Use of EG afforded spherical CdS NCs while EN uniquely yielded rod-shaped NCs, and mixture of spheres and rods are obtained from the mixture of EN and EG with a ratio 0.2 (v/v: EN/EG). UV–visible spectroscopy established pronounced quantum confinement with enhanced band gap and XRD analyses revealed hexagonal crystal phase for so obtained CdS NCs. The NCs were also characterized by transmission electron microscopy (TEM), photoluminescence spectroscopy (PL), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and FTIR. The possible formation mechanism for the anisotropic growth of NCs was also discussed.     

Solvothermal synthesis and luminescence properties of CdS:Mn nanorods

CdS:Mn nanorods have been produced via a solvothermal approach in the nonaqueous solvent of ethylenediamine. An absolutely dominant single Mn²⁺ emission originating from the d-d (⁴T₁-⁶A₁) transition was obtained in CdS:Mn nanocrystals at room temperature. The effects of varying reaction temperature, molar ratio of S/Cd, and reaction time on the crystallinity and luminescence of CdS:Mn nanocrystals were systematically investigated. 1% Mn²⁺-doped CdS nanorods without any other additives were synthesized at 130°C for 10 h with an S/Cd molar ratio of 2:1. They show a rod-like shape, and their luminescence intensity around 593 nm is almost the strongest of all the nanorod samples investigated. CdS:Mn nanorods promise potential applications in nanoscale electronic and photonic devices.     

溶剂热合成单分散硫化镉纳米晶

在双表面活性剂十八胺和油酸存在条件下, 以氯化镉和硫粉作为反应前驱物, 通过简单的溶剂热方法合成单分散性闪锌矿硫化镉纳米晶, 粒径大小在13 nm. 用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行了表征, 同时对硫化镉纳米晶的紫外吸收谱和光致发光谱(PL)性能进行了表征. 实验结果表明合成的样品具有很好的发光性能, 此外溶剂热反应的温度对纳米晶的单分散性有重要影响. 并对硫化镉纳米晶的形成机理做了初步的研究.     

具有三维阵列结构的树枝晶CdS的制备及生长机理研究

采用电沉积和溶剂热相结合的方法,以树枝状金属Cd颗粒为模板和前驱体,在乙二胺溶剂中以六亚甲基四胺(HMTA)为表面修饰剂,制备出具有三维阵列结构的树枝晶CdS。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结合X射线能谱仪(EDS)等对样品的物相、形貌、元素组分和结构进行了分析。结果表明:在溶剂热反应过程中,当不加入HMTA时,得到的产物是无序的CdS纳米线;而在HMTA的作用下,则生成的是具有三维阵列结构的树枝晶CdS;通过分析溶剂热反应过程中的化学反应,并结合产物形貌演变规律,提出了具有三维阵列结构的树枝晶CdS的形成机理。光催化性能测试表明具有三维树枝晶CdS纳米阵列在可见光照射下表现出良好的光催化活性。     

Rapid Fabrication of CdS Nanocrystals with Well Mesoporous Structure Under Ultrasound Irradiation at Room Temperature

Sphere-like mesoporous CdS nanocrystals with high crystallinity and big surface area were successfully fabricated by ultrasound irradiation at room temperature. The as-synthesized CdS with and without ultrasound irradiation was investigated by the characterizations of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), and Brunauer-Emmett-Teller(BET) surface areas. The photocatalytic activity of the CdS was evaluated by photocatalytic degradation of methyl orange under visible light(λ>420 nm) irradiation. A possible mechanism for the formation of the CdS nanocrystals with mesoporous structure under ultrasound irradiation was proposed. The results show that both the template role of the triblock copolymer of P123 and the effect of ultrasound-induced aggregation are mainly responsible for the formation of mesoporous structure. On the other hand, the energy generated from acoustic cavitation can effectively accelerate the crystallization process of the amorphous CdS.     

具有三维阵列结构的树枝晶CdS的制备及生长机理研究

采用电沉积和溶剂热相结合的方法,以树枝状金属Cd颗粒为模板和前驱体,在乙二胺溶剂中以六亚甲基四胺（HMTA）为表面修饰剂,制备出具有三维阵列结构的树枝晶CdS。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）结合X射线能谱仪（EDS）等对样品的物相、形貌、元素组分和结构进行了分析。结果表明：在溶剂热反应过程中,当不加入HMTA时,得到的产物是无序的CdS纳米线;而在HMTA的作用下,则生成的是具有三维阵列结构的树枝晶CdS;通过分析溶剂热反应过程中的化学反应,并结合产物形貌演变规律,提出了具有三维阵列结构的树枝晶CdS的形成机理。光催化性能测试表明具有三维树枝晶CdS纳米阵列在可见光照射下表现出良好的光催化活性。     

Synthesis of beltlike CdS nanocrystals via solvothermal route

CdS nanocrystals with a beltlike morphology were prepared via a low-temperature solvothermal route in ethylenediamine. The obtained nanocrystals were characterized by X-ray powder diffraction, transmission electron microscopic, ultraviolet-visible and fluorescence spectroscopy. In the mixed solvents of ethylenediamine and distilled water, CdS nanocrystals with various morphologies were obtained with the change of the volume ratio of the two constituents.     

溶剂热法合成锐钛矿型二氧化钛纳米晶的形状演化规律

以钛酸四丁酯为前驱体,乙醇为溶剂,月桂酸和十二胺为共同稳定剂,采用溶剂热法制备了不同形状的锐钛矿型二氧化钛纳米晶。利用透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和热失重-差热分析(TG-DTA)等技术对纳米晶的结构、尺寸、形貌及形状进行了系统的表征,并探讨了月桂酸与十二胺不同配比时纳米晶的形状演化规律。结果表明:用溶剂热法在不同配比情况下获得的二氧化钛均为锐钛矿相;在月桂酸与十二胺总摩尔量不变的情况下,随着十二胺含量的增加,二氧化钛纳米晶的形状由球形逐渐演化为棒状,且结晶化程度在两者摩尔比为1:1时最好;月桂酸与十二胺稳定剂与纳米晶内核之间以桥接配位体的形式结合,且稳定剂在样品中的含量约为5%。     

Solvothermal synthesis and characterization of uniform CdS nanowires in high yield

Large-scale CdS nanowires with uniform diameter and high aspect ratios were synthesized using a simple solvothermal route that employed CdCl₂ and S powder as starting materials, ethylenediamine (en) as the solvent. X-ray diffraction (XRD) pattern and transmission electron microscopy (TEM) images show that the products are hexagonal structure CdS nanowires with diameter of 40 nm and length up to 10 μm. Selected area electron diffraction (SAED) and high resolution TEM (HRTEM) studies indicate the single-crystalline nature of CdS nanowires with an oriented growth along the c-axis direction. The optical properties of the products were characterized by optical absorption spectra and photoluminescence spectra. Based on the results of contrastive experiments, it is found that the sulfur source and the solvent play significant roles in the formation of uniform nanowires. A possible formation mechanism of nanowires is discussed.