《矽基半導體材料的自組裝合成與性能研究》是依託南京大學，由杜紅賓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽基半導體材料的自組裝合成與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杜紅賓
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米結構的矽材料具有優異的光電性能，是多年來化學、材料、物理等學科的共同熱點之一。然而，納米結構矽材料的製備仍不成熟，缺乏一種簡單、快速、便宜的製備方法，且目前還不能製備具有有序孔道和規則形貌的單質矽，致使這類材料的套用受到很大限制。本項目擬開發新的合成方法和策略，設計合成具有特定結構與反應活性的矽前驅物作為結構單元，在溫和條件下利用自組裝法，輔以結構導向劑，製備出系列具有有序納米孔道的新型介孔矽和具有新型規則形貌的單質矽半導體，研究這類材料的自組裝合成化學和結構-性能關係，以期開發出在材料、能源、醫學等高新技術領域具有套用價值的新型功能材料。
結題摘要
近年來，納米結構的單質矽材料在鋰離子電池、發光、載藥等領域具有優異的性能而受到關注。然而，合成單質矽經常需要高溫、高壓、無水無氧操作或極其活潑的前驅物等條件，導致其產率低、不容易生成具有特定形貌和孔道結構的單質矽納米材料，成為其套用的一大障礙。本項目的研究計畫是開發新的合成方法和策略，在溫和條件下製備出具有規則形貌和具有孔道結構的單質矽半導體納米材料，研究這類材料的合成規律和結構-性能關係，以期開發出在材料、能源、醫學等高新技術領域具有套用價值的新型功能材料。通過四年的研究，我們按原工作計畫，分別採用“自上而下”和“自下而上”兩種策略，利用具有特定結構與反應活性的矽前驅物作為結構單元，通過多種方法製備出單質矽納米結構材料，例如通過硬模板法製備了大小均勻的單質矽納米顆粒、空心結構的單質矽/碳化矽複合材料、單質矽-介孔二氧化鈦核殼結構複合納米球、蛋黃結構的單質矽/碳化矽/碳/二氧化鈦納米球等，利用溶劑熱製備了二維超薄納米矽片，利用自組裝合成新方法在溫和條件下製備了單質矽納米顆粒、超薄納米矽片、介孔矽等，這些材料在光降解有機染料、溫室氣體二氧化碳轉化、高性能鋰離子電池等領域中顯示了優異的套用性能，為設計合成具有特定形貌和結構的新型單質矽材料以及納米矽材料的商業化套用提供了新方法、新數據和新途徑。
