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一种合成半导体氧化物多孔纳米材料的新方法

已有 7057 次阅读 2011-4-8 16:39 |个人分类:论文交流|系统分类:论文交流| 氧化物, 纳米材料, 半导体

CdO是重要的n-型半导体材料,其直接帯隙2.5 eV、间接帯隙1.98 eVCdO纳米材料是重要的光电功能材料,在太阳能电池、光晶体管、 光二极管、催化和气体传感器等许多领域具有广阔的应用前景。目前文献报道的CdO纳米材料的合成多采用气相输运法、化学气相沉积法、电弧放电法、激光熔炼等技术,所需设备要求高、设备投资规模大、合成工艺复杂、制备过程繁琐,不适宜大规模生产。也有文献报道采用化学方法先合成出CdCO3Cd4Cl3(OH)5等纳米材料作为前躯体,然后在氧气中高温处理得到纳米结构的CdO。但到目前为止文献所报道的含Cd纳米结构前躯体的合成都采用无机或有机模板,或添加有机表面活性剂,合成的成本高、工艺难控制,并且有机模板和表面活性剂在合成过程中全部分解为气体产物,不仅浪费而且还面对许多环境污染问题。

 

最近,我们采用水热法,以Cd(NO3)2•4H2O为原料,不同比例的乙醇和水为溶剂,在不需要任何模板、不需要添加任何表面活性剂的情况下,通过调节乙醇和水的比例、Cd(NO3)2•4H2O的浓度、反应温度、反应时间得到具有不同纳米结构的Cd5(OH)8(NO3)2(H2O)2前驱体(可以有选择性地合成出纳米线簇、纳米带、由纳米线“编织”成的纳米“毡子”,由纳米棒组成的放射型花状物等)。将得到的Cd5(OH)8(NO3)2(H2O)2纳米结构前驱体在空气或氧气中缓慢加热即可得到具有高比表面积的CdO多孔纳米材料。

 

用该方法制备得到的CdO多孔纳米材料基本上保持了Cd5(OH)8(NO3)2(H2O)2前驱体的形貌,具有大量的纳米空洞结构,比表面积高,可应用于太阳能电池、光晶体管、 光二极管、催化和气体传感器等许多领域。与文献报道的制备CdO纳米材料的方法相比,我们所采用的方法的最大区别在于不使用任何模板、不需要添加任何表面活性剂,经济环保,有利于规模生产。

 

相关研究工作结果发表于最新出版的Nanascale 3, 1887 (2011)

 

 

 

 
 

以上为具有不同纳米结构的Cd5(OH)8(NO3)2(H2O)2前驱体FESEM照片
 

以上为多孔CdO纳米结构场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)照片

论文全文:

2011-Nanoscale-3-1887.pdf



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