《硫屬化合物半導體納米材料的新合成途徑研究》是依託南開大學，由鄭文君擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：硫屬化合物半導體納米材料的新合成途徑研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭文君
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
硫屬化合物半導體是一大類重要的無機功能材料，在太陽能電池、光電信息材料、微電子器件和催化等領域中，均有著十分重要的套用。本項目以探索新合成途徑為目的，擬在離子液體-水/有機溶劑複合溶劑體系中，開展硫屬化合物半導體納米材料和納米結構的合成研究。本項目旨在利用離子液體的獨特性質，開展離子液體結構、性質與目的產物的結構、組成、形貌和性質關係研究，以探索硫屬化合物半導體的微結構和形貌構築與控制新技術，並在離子液體複合溶劑體系通過調節介質極性，以實現介質極性由純離子性介質至非極性介質的連續可調，探索其對硫屬化合物半導體納米材料和納米結構合成與形貌控制的影響。引入離子液體，不僅可拓展納米材料和納米結構控制技術的選擇範圍，亦可為實現源頭創新提供重要機遇。
結題摘要
針對離子液體套用於硫屬化合物納米材料合成開展研究工作，主要進展如下： 1. 離子液體複合溶劑體系中的協同效應研究：在離子液體與共存試劑的協同作用，如：選擇檸檬酸和檸檬酸銨為添加劑，通過離子液體、檸檬酸根和銨離子與產物表面結構特徵的協同作用關係，實現了多種形貌的納米材料和納米結構的合成。 2. 無機材料離子熱合成新途徑的探索：為擴大離子熱合成在無機材料合成的套用範圍，我們將無機材料的離子熱合成作為了本項目工作的重要組成部分。如：在離子液體介質中，一步直接合成出gamma-氧化鋁納米結構。 3. 功能化離子液體在材料合成中的套用：本項目工作中，選擇了1-丁基3-甲基咪唑甲基亞硒酸鹽([Bmim][SeO2OCH3])為硒源，在較溫和的水熱條件下，實現了多種硒化物納米材料和納米結構的合成，如：ZnSe納米粒子自組裝形成的空心球、CdSe球型納米粒子和納米粒子取向自組裝形成的支晶和硒化銅納米片等。 4. 通過前驅物形貌控制實現材料多種形貌的有效控制：採用前驅物原位拓撲轉變和前驅物形貌控制方法，合成了多種材料的納米材料和納米結構。 5. 離子液體在材料合成中的作用機制：這部分工作包含兩個方面，(1) 在前期工作基礎上，本項目工作開展了理論計算和實驗兩方面的研究。依據第一性原理的理論計算結果支持了我們在TiO2合成中提出的作用機制，並通過ZnO的理論計算和實驗相結合的方式對上述工作進行了進一步的驗證。故，我們提出了離子液體與目的產物晶面相互作用的“幾何匹配原則”，即需要在一定程度上滿足離子液體的芳香環堆積的空間幾何需求。(2) 通過離子液體輔助的水熱合成，實現了鹼式碳酸鋁銨或gamma-AlOOH物相和形貌的控制，成功構築多種形貌的gamma-納米材料及納米結構。 迄今發表研究論文34篇，包括：ACS Nano (1)、Chem. Comm., (4)、Nanoscale (2)、Chem. Eur. J., (1)、J. Mater. Chem., (1)、J. Phys. Chem. C (2)、Inorg. Chem., (1)、Langmuir (1)、Cryst. Growth & Des., (4)、CrystEngComm., (7)、Dalton Trans., (3)和RSC Adv., (2)等。獲授權專利三項，培養六名碩士和四名博士研究生。
