水热法合成分级bi2s3纳米结构及其在光电探测器以及气敏传感器中的应用.doc

水热法合成分级Bi2S3纳米结构及其在光电探测器以及气敏传感器中的应用

1.7万字 33页 原创作品，已通过查重系统


摘要 本文首先介绍了材料属性很大程度上取决于其尺寸，形状和组成[1–3]，因此，控制形成一定尺寸和形貌的纳米材料成为材料学领域的研究重点。Bi2S3一维纳米结构材料，因其狭窄的禁带宽度，高吸收率，合理的能量转换效率[45]，成为光敏材料中最具潜力的材料。相比一维纳米结构，更为复杂的分级Bi2S3纳米结构具有更大的比表面积，可以形成连续的分布，进一步拓宽了Bi2S3的应用领域[6–9]。简单阐述了光电探测器和气敏传感器的基本原理，一维纳米结构材料的发展及制备，Bi2S3纳米材料的基本性质，分级Bi2S3纳米材料的应用优势和研究现状，不同硫源对于形成不同形貌的Bi2S3纳米材料的影响，以及制备分级Bi2S3纳米材料的方法——水热法。
本文中，我们希望在较低的温度下，不使用模板和表面活化剂，制备得到的分级Bi2S3纳米材料，从而避免过度反应和模板，表面活化剂的干扰。我们通过简易的水热法，成功制备出了分级Bi2S3纳米材料，为单晶结构，呈现出沿[001]方向的生长趋势。我们通过XRD表征了样品的物相是Bi2S3；通过SEM和TEM表征了分级Bi2S3纳米结构阵列的形貌是海胆状，平均直径大约为60 nm；SAED证实了Bi2S3单晶结构是沿[001]晶面生长。通过光电化学性能测试结果表明，分级Bi2S3纳米结构呈现出迅速而稳定的光响应，响应时间为50ms。此外，分级Bi2S3纳米结构对甲醇呈现出很好的传感。这些结果都表明，分级Bi2S3纳米结构在构建光电以及气敏传感器件时具有巨大的潜力。
水热法作为一种制备纳米材料的方法，有其独特的优势。本实验中 分级Bi2S3纳米结构之所以能在如此低温条件下合成 认为有以下两方面的原因: ( 1)与其它方法不同 水热法本身所需的温度较低; ( 2)硫源的选择对Bi2S3的结构和形貌有很大的影响。


关键词： 一维纳米材料，分级Bi2S3 水热法，光电探测器 气敏传感器