二維Cu納米晶的“定向附著”生長機理及光電性能研究

《二維Cu納米晶的“定向附著”生長機理及光電性能研究》是依託電子科技大學,由何偉東擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：二維Cu納米晶的“定向附著”生長機理及光電性能研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何偉東

項目摘要

二維(2D)金屬納米晶在光陰極領域有重要的套用價值，是近些年光電研究領域的熱點。尤其是賤金屬Cu納米晶，無論在光電產業還是光電基礎研究領域，一直都有舉足輕重的地位。本項目擬製備2D Cu膠體納米晶，探索其逸出功及光電量子效率。本項目首次在膠體體系中以Cu納米棒/線為單體、基於“定向附著”機理製備2D Cu納米晶，研究2D Cu納米晶的生長機理，探索Cu納米棒/線單體的表面配位基對2D Cu晶型、尺寸及厚度的影響；分析2D Cu納米晶的逸出功及光電量子效率與2D Cu晶向和厚度的關係。本研究為新型高電子密度光陰極的研究提供新的思路，促進2D金屬納米晶在電子束光刻、電子顯微鏡、同步輻射、自由電子雷射等產業和研究領域的套用。

結題摘要

項目背景： 如何提高光電轉化效率、最大程度上利用入射光能量是當今光電領域的一大研究焦點。當前研究的主要方向之一是通過使用納米結構或表面改性來提高量子效率。近些年，研究者陸續製備了各種維度的納米結構並探索了其光電性能，拓寬了光陰極的材料體系。例如，Hojeij等製備了基於零維（0D）CdSe、CdS量子點的多孔光陰極材料，Polyakov等研究了基於納米金屬槽的光陰極材料，發現由納米槽產生的電漿能夠提高材料的光電量子效率；Zhang等通過溶液法製備了規則的Cu2O納米線陣列結構，Liu等製備了GaP納米線，這些一維（1D）納米結構通常具有高光電性能，對光降解水等領域有很好的啟示意義。關於三維（3D）納米結構，最近Zhang等實現了一種海綿狀的CN納米材料，將光電性能提高了3倍。這些0D、1D和3D納米結構雖然有助於提高光電轉化效率，但其激發電子方向的不確定性使其在電子束光刻、電子顯微鏡、同步輻射、自由電子雷射等領域的套用潛力受到限制。 主要研究內容： 製備0D、1D納米Cu納米棒／線，並對其進行表面改性，系統的研究Cu納米棒/線單體的表面配位基對2D和3D Cu納米晶晶型、尺寸和厚度的影響，探索2D和3D Cu納米晶的“定向附著”生長機理。本項目基於膠體化學理論揭示0D、1D金屬納米晶的2D、3D自組裝行為，探索多維金屬納米晶大尺寸集成的可能性，研究和挖掘低維納米晶的套用潛力。 重要結果： 基於膠體化學法，該項目製備了高質量的納米Cu晶體結構，通過酒石酸銅、氯化銅等簡單的化學原料合成了形貌、尺寸可控的高質量納米銅晶體材料。其中，2D銅片具有非常高的SERS性能，增強因子達到十的六次方，具有很好的光陰極套用前景。此外，還用同一個膠體化學體系合成了Cu、CuO及Cu2O納米晶體，電化學測試表明，這些材料的超容及鋰電池性能非常優異。這表明，該項目所合成的Cu基膠體納米材料不僅具有很好的光電性能，還具有很優異的電化學性能。 科學意義： 本項目不僅為其他金屬納米晶的製備提供參考，為第四代光陰極及電化學套用的研究提供新思路，而且將有利於促進其他金屬納米晶的製備、集成和套用。