硫属化合物半导体纳米材料的新合成途径研究

硫属化合物半导体是一大类重要的无机功能材料，在太阳能电池、光电信息材料、微电子器件和催化等领域中，均有着十分重要的应用。本项目以探索新合成途径为目的，拟在离子液体-水/有机溶剂复合溶剂体系中，开展硫属化合物半导体纳米材料和纳米结构的合成研究。本项目旨在利用离子液体的独特性质，开展离子液体结构、性质与目的产物的结构、组成、形貌和性质关系研究，以探索硫属化合物半导体的微结构和形貌构筑与控制新技术，并在离子液体复合溶剂体系通过调节介质极性，以实现介质极性由纯离子性介质至非极性介质的连续可调，探索其对硫属化合物半导体纳米材料和纳米结构合成与形貌控制的影响。引入离子液体，不仅可拓展纳米材料和纳米结构控制技术的选择范围，亦可为实现源头创新提供重要机遇。

针对离子液体应用于硫属化合物纳米材料合成开展研究工作，主要进展如下：.1. 离子液体复合溶剂体系中的协同效应研究：在离子液体与共存试剂的协同作用，如：选择柠檬酸和柠檬酸铵为添加剂，通过离子液体、柠檬酸根和铵离子与产物表面结构特征的协同作用关系，实现了多种形貌的纳米材料和纳米结构的合成。.2. 无机材料离子热合成新途径的探索：为扩大离子热合成在无机材料合成的应用范围，我们将无机材料的离子热合成作为了本项目工作的重要组成部分。如：在离子液体介质中，一步直接合成出gamma-氧化铝纳米结构。.3. 功能化离子液体在材料合成中的应用：本项目工作中，选择了1-丁基3-甲基咪唑甲基亚硒酸盐([Bmim][SeO2OCH3])为硒源，在较温和的水热条件下，实现了多种硒化物纳米材料和纳米结构的合成，如：ZnSe纳米粒子自组装形成的空心球、CdSe球型纳米粒子和纳米粒子取向自组装形成的支晶和硒化铜纳米片等。.4. 通过前驱物形貌控制实现材料多种形貌的有效控制：采用前驱物原位拓扑转变和前驱物形貌控制方法，合成了多种材料的纳米材料和纳米结构。.5. 离子液体在材料合成中的作用机制：这部分工作包含两个方面，1) 在前期工作基础上，本项目工作开展了理论计算和实验两方面的研究。依据第一性原理的理论计算结果支持了我们在TiO2合成中提出的作用机制，并通过ZnO的理论计算和实验相结合的方式对上述工作进行了进一步的验证。故，我们提出了离子液体与目的产物晶面相互作用的“几何匹配原则”，即需要在一定程度上满足离子液体的芳香环堆积的空间几何需求。2)通过离子液体辅助的水热合成，实现了碱式碳酸铝铵或gamma-AlOOH物相和形貌的控制，成功构筑多种形貌的gamma-纳米材料及纳米结构。.迄今发表研究论文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。获授权专利三项，培养六名硕士和四名博士研究生。