多元硫化物(In,Sn,S)及卤氧化铋纳米材料的合成、结构及性能研究

• 作 者: 雷永乾
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

多元硫化物和卤氧化铋是一类非常重要的无机功能材料,其纳米材料表现出不同与本体材料的优异特性而使其在半导体光电器件和光催化领域有重要的应用前景。如何合成结构形貌可控的纳米材料仍然是化学工作者面临的重要问题,这无论对基础研究还是应用研究都是很重要的。因此本论文研究重点在于这些纳米材料的合成,探索不同的合成方法,分析其形成机理及不同的结构对其光学、电学、光催化、电化学性能的影响。论文的主要工作如下:　　
1.无模板水热法合成了立方尖晶石结构的In4SnS8纳米材料。我们提出了该花状分级结构的前驱体成核,缓慢生长的两步法生长过程。通过热重和氮气吸附表征测试了样品的热稳定性和比表面积。最后测试了样品的室温荧光光谱。　　
2.进一步测试了上述材料的漫反射光谱和表面光电子能谱。通过构筑单层电子器件我们研究了Al-In4SnS8-ITO结构的电子传输性能。定性研究表明该材料的电流与外加电压呈典型的非线性关系。进一步的电化学储氢性能研究表明其室温电化学放电容量达到127 mAh/g。　　
3.无模板水热法合成了花状分级结构的SnS2和In掺杂的SnS2纳米材料。通过各种仪器对其结构进行了表征。通过热重和氮气吸附表征测试了样品的热稳定性和比表面积。并进一步考察了不同的硫源、pH值等反应条件改变对产物的形貌结构的影响。提出了不同分级结构形成的最可能的动力学过程。最后通过对三种不同染料的光催化降解实验,发现所制得的样品均具有高的光催化活性,且通过掺杂,样品的光催化性能有所提高。　　
4.通过溶液超声的方法得到了二维片状和三维花状BiOCl的分级结构纳米材料。通过高分子表面活性剂和离子型表面活性剂对二维纳米片的调控得到了不同的三维分级结构,并提出了不同分级结构的生长机理。进一步对得到的二维和三维分级结构的样品进行了光催化性能的测试。　　
5.采用室温溶液法制备了BiOI分级结构纳米材料。通过反应动力学的研究提出这种分级结构的成核、生长机理。通过测试样品对可见光降解染料的光催化实验,发现所制得的样品具有很好的光催化活性且对三种类型的染料具有不同的活性。此外我们初步研究了材料的电化学储氢性质,其常温下最大放电容量为40mAh/g。