过渡金属硫化物纳米晶的溶剂热合成与表征

以硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、硝酸铁(Fe(NO3)3·6H2O)和硫脲为原料,在同一混合溶剂(乙二醇和水)中通过控制两种溶剂的比例(1∶2; 4∶1),利用溶剂热法在180 ℃分别恒温制备了硫化钴(CoS1.097)和硫化铁(Fe3S4)两种纳米晶.用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对样品组成、粒径和表面形貌进行了表征,荧光光谱对其荧光性质进行了测量.结果表明,所得样品分别为六方相的CoS1.097和立方相的Fe3S4纳米粉末.在此基础上,对影响两种纳米晶形成的主要因素进行了初步的分析和讨论.     

过渡金属Co2+离子掺杂ZnS硫化物纳米晶制备与中红外发光特性研究

利用不含有机相的简单水热法制备了Co^2+∶ZnS纳米晶,纳米晶具有立方闪锌矿结构,平均晶粒尺寸约为8.3 nm,在808 nm激光泵浦下具有2~5μm波段的中红外荧光发射,中心波长位于3400 nm和4700 nm,分别对应Co^2+离子的4T2(F)→4 A 1(F)和4T1(F)→4T2(F)的能级跃迁.进一步将制备的纳米晶在还原气氛下进行800℃热处理,获得立方闪锌矿和纤锌矿混合晶型的纳米晶,平均晶粒尺寸增大到22.5 nm左右,热处理后的纳米晶表面羟基含量更低,中红外荧光发射强度显著提高.该Co^2+∶ZnS纳米晶的制备方法简单、在制备过程中不引入有机相等荧光淬灭中心,同时证明通过后热处理过程可以进一步减少表面缺陷及羟基含量,使荧光强度得到大幅提升.     

碳化硅单晶材料的溶剂热合成与表征

采用SiCl4、CCl4和金属K体系 ,以溶剂热合成法在高压釜中制备了碳化硅 (SiC)单晶材料 .通过X射线粉末衍射 (XRD)、Raman光谱和透射电子显微镜 (TEM)对产物进行了表征 .其中XRD数据显示所得产物为碳化硅 .TEM结果表明 ,采用不同剂量的金属K ,所得产物分别为丝状和片状的SiC单晶 .SiC单晶丝直径为 10～2 0nm ,长度可达 1.5 μm ;SiC晶片的横向尺寸为 0 .1～ 3μm ,具有规则多面体外形 ,显示阶梯状生长侧面 .此外 ,对SiC单晶材料的生长机理进行了讨论 ,研究了过饱和度对SiC晶体生长和形貌的影响 .     

二维过渡金属硫化物二次谐波:材料表征、信号调控及增强

二维过渡金属硫化物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)由于可实现从间接带隙到直接带隙半导体的转变,能带宽度涵盖可见光到红外波段,及二维限域所带来的优异光电特性,在集成光子以及光电器件领域受到了广泛的关注.最近随着二维材料基础非线性光学研究的深入,二维TMDCs也展现出了在非线性光学器件应用上的巨大潜能.本综述聚焦于二维层状TMDCs中关于二次谐波的研究工作.首先简述一些基本的非线性光学定则,然后讨论二维TMDCs中原子层数、偏振、激子共振、能谷等相关的二次谐波特性.之后将回顾这些材料二次谐波信号的调制及增强工作,讨论外加电场、应变、表面等离激元结构、纳米微腔等方法和手段的影响机理.最后进行总结和对未来本领域工作的展望.理解二维TMDCs二次谐波的产生机制及材料自身结构与外场调控机理,将对未来超薄的二维非线性光学器件的发展产生深远的意义.     

亚波长介质光栅对单层过渡金属硫化物的发光增强

过渡金属硫化物单层具有直接带隙,可产生较强的光致发光,这一特殊的性质使其在光电器件、光电探测等领域具有广泛的应用前景.由于只有原子级别的厚度以及存在激子的非辐射复合,其光致发光效率仍有待提高.本文设计了一种金膜-二氧化钛光栅-过渡金属硫化物单层组合结构,可大幅提升过渡金属硫化物单层光致发光效率.利用Purcell效应对自发辐射速率进行控制,得到峰值为3.4倍的发光增强.研究了单层二硫化钨以及单层二硒化钨在设计结构上的光致发光信号,通过实验证实了过渡金属硫化物单层与亚波长光栅耦合结构中光致发光增强的可行性,为二维材料在光电器件中的应用提供了一个新思路.     

氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究

用氢对单层二维过渡金属硫化物(TMDs)进行功能化是调节单层TMDs电子性质的既有效又经济的方法.采用密度泛函理论,对单层TMDs (MX_2 (M=Mo, W; X=S, Se, Te))的稳定性和电子性质进行理论研究,发现在单层MX_2 的层间有一个比其表面更稳定的氢吸附位点.当同阳离子时,随着阴离子原子序数的增加, H原子与MX_2 层的结合越强,氢化单层MX_2 结构越稳定;相反,同阴离子时,随着阳离子原子序数的增加, H原子与MX_2 层的结合越弱.氢原子从MoS_2的表面经层间穿越到另一表面的扩散势垒约为0.9 eV.氢化对单层MX_2 的电子特性也会产生极大的影响,主要表现在氢化实现了MX_2 体系从无磁性到磁性体系的过渡.表面氢化会使MX_2 层的带隙急剧减小,而层间氢化使MX_2 的电子结构从半导体转变为金属能带.     

溶剂热再结晶合成由纳米颗粒自组装成的一维CdS纳米棒

采用两种不同的溶剂热路径合成出了不同形貌和尺寸的CdS纳米晶, 一种是以无水乙二胺(en) 为溶剂, CdCl₂·2.5H₂O和硫脲(H₂NCSH₂N) 为镉源和硫源, 在不同反应温度(160 ℃-220 ℃ 下制备出了CdS纳米晶, 讨论温度对CdS纳米晶生长的影响; 另一种是以en为溶剂, 将在160 ℃下合成的产物在200 ℃下原位再结晶生长2-8 h, 分析原位生长时间对CdS纳米晶生长的影响. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子电镜(SEM) 和透射电子电镜(TEM) 等表征产物的物相、 形貌和微结构, 分析可知: 两种路线合成的产物均为六方相CdS; 当温度为160 ℃时, 产物形貌为纳米颗粒状, 当温度高于160 ℃时, 产物为CdS纳米棒状; 同时, 在200 ℃下原位再结晶生长不同时间后发现产物形貌由纳米颗粒转变为纳米棒, 通过场发射扫描电镜(HRTEM) 分析可知: 纳米棒是由零维纳米颗粒自组装而成. 最后, 讨论了影响产物CdS纳米晶形貌转变的因素和纳米棒的生长机理.     

二维半导体过渡金属硫化物的逻辑集成器件

微电子器件沿摩尔定律持续发展超过50年,正面临着高功耗等挑战.二维层状材料可以将载流子限制在界面1 nm的空间内,部分材料展现出高迁移率、能带可调、拓扑奇异性等特点,有望给"后摩尔时代"微电子器件带来新的技术变革.其中,以MoS_2为代表的过渡金属硫化物具有1-2 eV的带隙、良好的空气稳定性和工艺兼容性,在逻辑集成方面有巨大潜力.本文综述了二维过渡金属硫化物在逻辑器件领域的研究进展,重点讨论电子输运机理、迁移率、接触电阻等关键问题及集成技术的现状,并为今后的发展指出了方向.     

十八胺缩水杨醛席夫碱过渡金属配合物的合成、表征及抑菌活性

通过选用十八胺与水杨醛缩合形成十八胺缩水杨醛席夫碱,合成出4种过渡金属席夫碱配合物.利用元素分析、红外光谱、摩尔电导、紫外光谱、荧光光谱测定了其组成和结构.利用生物活性实验测定其抑菌活性,结果表明4种配合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌均有不同程度的抑菌作用.     

ZnO纳米球的溶剂热合成及其结构和光学性质

针对目前采用溶剂热方法制备的ZnO纳米球尺寸比较大,而模板法制备技术又比较复杂的缺点,用六甲基次胺(HDA)作为辅助试剂,采用溶剂热法制备出了小尺寸的ZnO纳米球。本方法不采任何模板,制备过程简单易操作,重复性好。在场发射电子显微镜下可清楚地看到所制得纳米球尺寸分布比较均匀,每一个纳米球都是由许多粒径在20~30nm的小球共同组成的。X射线衍射结果表明所得产物均为六角纤锌矿结构的ZnO。用谢乐公式算得的粒子尺寸在5~11nm,而且随着制备时间的延长和制备温度的升高,ZnO激子吸收峰发生红移,显示出明显的量子限制效应,这表明那些小球可能是由尺寸更小的ZnO纳米粒子所组成。光致发光谱中紫外发射与可见发射的强度比随着制备时间的延长和制备温度的升高而大,表明ZnO纳米粒子的尺寸增大,结晶性变好。     

KCoF_3的水热合成及发光性质

以水和乙醇混合液为反应溶剂,利用水热法合成了立方相钙钛矿结构的KCoF3氟配合物立方颗粒,发现晶粒的尺寸受反应时间的影响非常明显,并且晶体的发光性质与晶粒尺寸有密切的关系,尺寸为1.7μm的样品在429,590nm处有两处弱发光峰,纳米尺寸的颗粒则在423和614nm处有两处强发射,长波长处的发射与2A1g(2G)能级的跃迁有关;而在短波长处的弱发射则和2T1g(2G)能级相联系。     

溶剂热法合成橙-绿双波段荧光碳点

荧光碳点具有激发波长依赖的独特性质,有望基于此制备检测溶液pH值的荧光探针。以柠檬酸和尿素为原料、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用一步溶剂热法在200℃下保温12 h制备了一种新型的具有橙-绿双波段荧光发射性能的水溶性碳点。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等方法对荧光碳点的组成和形貌进行了表征,还通过荧光发射光谱和紫外-可见吸收光谱对其光学性能进行了研究。结果表明,制备的碳点粒径为2.7～4.3 nm,表面带有大量含氧官能团,具有良好的水分散性。在440 nm和540 nm波长光激发下分别呈现绿色(500 nm)和橙色(590 nm)双波段荧光发射。合成的荧光碳点发光性能对pH值具有敏感性:在强碱性溶液中,590 nm的荧光强度比水溶液中提高了6.71倍,同时吸收峰的蓝移使得自然光下其溶液颜色发生了明显改变,具有强碱性指示剂的作用;在pH值为2～6的酸性溶液中,500 nm与590 nm发光峰强度比与pH值之间呈现良好的线性关系,展现了作为pH值比率荧光探针的应用潜力。     

Synthesis of High Quality CdS Nanorods by Solvothermal Process and their Photoluminescence

Large-scale cadmium sulfide (CdS) nanorods with high quality were successfully synthesized by solvothermal method using ethylenediamine (en) aqueous as solvent. The as-obtained product was investigated by X-ray diffractometer (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), ultraviolet–visible (UV–Vis) spectrum and photoluminescence (PL) spectrum. The length and width of the CdS nanorods were in the range of 1–2 μm, 30–40 nm, respectively. XRD analysis revealed that the crystal structure of the product was hexagonal phase. Photoluminescence measurement showed that the nanobelts have two main emission bands around 470 and 560 nm, which should come from the higher-level transition and the intrinsic transition, respectively.     

Solvothermal synthesis of nanocrystalline FeS_2

Iron disulfide pyrite (FeS2) has attracted considerable attention as a potential can- didate for photovoltaic and photo-electrochemical applications. The relatively large ab- sorption coefficient (α ≥5×105 cm?1 for λ≤700 nm), the suitable bandgap (E g = 0.95 eV) and the composition of abundant, cheap and non-toxic elements are reasons for the interest in pyrite as an absorber material for thin-film solar cells[1—3]. Various methods, including electrodeposition[4], chemical vapor transpo…     

Solvothermal synthesis of AlN

Abstract

Aluminum nitride is an important material due to its physical properties (electronic, thermal conductivity…). Different processes have been used for preparing such a material. The solvothermal synthesis is characterised by the use of a solvent in supercritical conditions in order to improve the reactivity of the precursors and to control the size of the crystalhtes. Using finely divided aluminum particles as precursor, a new process for the preparation of AlN has been optimised versus the thermodynamical parameters: pressure and temperature and the nature of the additive used for improving the kinetics of nitridation.     

溶剂热法制备的纳米BaSnO3及其近红外发光

用溶剂热法制备了BaSn(OH)6前驱体,经煅烧后,得到BaSnO3纳米粉末。用XRD、TEM、纳米粒度仪、紫外-可见-近红外分光光度计、光纤光谱仪等对样品的结构、形貌和性能进行了表征。BaSnO3纳米粒子为粒径约为30～50 nm的球形颗粒,具有良好的分散性,也具有很好的近红外发光性能,其最大激发和发射波长分别位于385 nm和895 nm。与高温固相法得到的样品相比,该方法所得纳米BaSnO3样品的近红外发光强度提高近10倍,样品结晶程度的提高和缺陷的减少可能是样品近红外发光强度提高的主要原因。     

Solvothermal Synthesis of Molybdenum Disulfide Hollow Spheres Modified by Cyanex 301 in Water–Ethanol Medium

Hollow spherical molybdenum disulfide has been successfully synthesized via a solvothermal method using Cyanex 301 as sulfur source and modification agent. The hollow spheres are characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Energy-Dispersive X-ray analysis. The influences of reaction conditions are also discussed while a mechanism is proposed to explain the formation of the peculiar morphology.     

溶剂热法制备铜锌锡硫粉末及光学性能研究

以金属氯化物作为金属源,硫脲为硫源,乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热法在较低反应温度下合成了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行表征。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对样品的光学性能进行研究。结果表明,180℃反应25小时的样品均为锌黄锡矿CZTS颗粒,颗粒形貌为表面花状的微球。当体系中PVP含量为0.2g时,微球尺寸约为2.5μm。当体系中PVP含量为0.3g,0.4g,0.5g时,微球尺寸大约为1.1μm。其中,PVP含量为0.4g的样品分散性较好,在可见区有明显的吸收,用外延法得到其禁带宽度约为1.45eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度接近。