水熱法合成分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)及其在光電探測器以及氣敏傳感器中的應(yīng)用

1.7萬字 33頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 本文首先介紹了材料屬性很大程度上取決于其尺寸，形狀和組成[1–3]，因此，控制形成一定尺寸和形貌的納米材料成為材料學(xué)領(lǐng)域的研究重點。Bi2S3一維納米結(jié)構(gòu)材料，因其狹窄的禁帶寬度，高吸收率，合理的能量轉(zhuǎn)換效率[45]，成為光敏材料中最具潛力的材料。相比一維納米結(jié)構(gòu)，更為復(fù)雜的分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積，可以形成連續(xù)的分布，進一步拓寬了Bi2S3的應(yīng)用領(lǐng)域[6–9]。簡單闡述了光電探測器和氣敏傳感器的基本原理，一維納米結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展及制備，Bi2S3納米材料的基本性質(zhì)，分級Bi2S3納米材料的應(yīng)用優(yōu)勢和研究現(xiàn)狀，不同硫源對于形成不同形貌的Bi2S3納米材料的影響，以及制備分級Bi2S3納米材料的方法——水熱法。
本文中，我們希望在較低的溫度下，不使用模板和表面活化劑，制備得到的分級Bi2S3納米材料，從而避免過度反應(yīng)和模板，表面活化劑的干擾。我們通過簡易的水熱法，成功制備出了分級Bi2S3納米材料，為單晶結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出沿[001]方向的生長趨勢。我們通過XRD表征了樣品的物相是Bi2S3；通過SEM和TEM表征了分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)陣列的形貌是海膽狀，平均直徑大約為60 nm；SAED證實了Bi2S3單晶結(jié)構(gòu)是沿[001]晶面生長。通過光電化學(xué)性能測試結(jié)果表明，分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出迅速而穩(wěn)定的光響應(yīng)，響應(yīng)時間為50ms。此外，分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)對甲醇呈現(xiàn)出很好的傳感。這些結(jié)果都表明，分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)在構(gòu)建光電以及氣敏傳感器件時具有巨大的潛力。
水熱法作為一種制備納米材料的方法，有其獨特的優(yōu)勢。本實驗中 分級Bi2S3納米結(jié)構(gòu)之所以能在如此低溫條件下合成 認為有以下兩方面的原因: ( 1)與其它方法不同 水熱法本身所需的溫度較低; ( 2)硫源的選擇對Bi2S3的結(jié)構(gòu)和形貌有很大的影響。


關(guān)鍵詞： 一維納米材料，分級Bi2S3 水熱法，光電探測器 氣敏傳感器