Синтез наночастиц CdS, ZnS и Ag2S в жидких системах с ПАВ

• Автор: Гуляева, Елена Витальевна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Получение наночастиц сульфидов металлов и других

полупроводниковых наночастиц в жидких средах.

1.1.1. Матричный синтез. Синтез наночастиц в микроэмульсии.

1.1.2. Метод контролируемого осаждения

1. .3. Метод молекулярных прекурсоров.

1.1.4. Гидротермальный синтез.

1.1.5. Современные промышленные производства полупроводниковых материалов

1.2. Оптические свойства полупроводниковых наночастиц

1.3. Перспективные области применения полупроводниковых наночастиц.

1.4. Обоснование выбора объектов исследования
Глава 2. Методики экспериментов и анализов.
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Сканирующая электронная микроскопия
2.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.2.3. Рентгенофазовый анализ.
2.2.4. Измерение размера наночастиц с помошыо метода динамического светорассеяния
2.2.5. Снятие спектров поглощения.
2.2.6. Снятие спектров люминесценции
2.2.7. ИКспектроскопия.
2.2.8. Измерение потенциала наночастиц
2.2.9. Измерение .
2.2 Измерение концентрации ионов в растворе.
2.2 Измерение электропроводности
2.2 Измерение поверхностного натяжения
2.2 Снятие вольтамперной характеристики фотопреобразователя
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Синтез наночастиц , и 2 в микроэмульсии
АОТгептанводна фаза
3.1.1. Скорость синтеза наночастиц в микроэмульсии
3.1.2. Влияние соотношения прекурсоров на синтез наночастиц
в микроэмульсии
3.1.3. Определение концентрационных диапазонов существования устойчивых дисперсий наночастиц.
3.1.4. Исследование оптических свойств наночастиц, синтезированных
в микроэмульсии
3.2. Синтез наночастиц , и 2 методом контролируемого осаждения
в водной фазе при использовании в качестве стабилизатора
3.2.1. Влияние концентрации ПАВ на размер и оптические свойства наночастиц
3.2.2. Определение фазового состава наночастиц.
3.2.3. Влияние температуры на размер и оптические свойства наночастиц.
3.2.4. Скорость изменения концентрации катионов кадмия, цинка
и серебра при синтезе наночастиц.
3.2.5. Влияние соотношения прекурсоров на размер и оптические
свойства наиочастиц.
3.2.5.1. Влияние гидролиза на размер и оптические
свойства наночастиц
3.2.6. Влияние смесей стабилизаторов на размер и оптические свойства
наночастиц
3.3. Синтез наночастиц Сб8, и 2 методом контролируемого осаждения
в водной фазе при использовании Аэрозоля ОТ в качестве стабилизатора
3.3.1. Влияние концентрации ПАВ на размер и оптические свойства наночастиц
3.3.2. Определение фазового состава наночастиц.
3.3.3.Влияние температуры на размер и оптические свойства наночастиц.
3.3.4. Скорость изменения концентрации катионов кадмия, цинка
и серебра при синтезе наночастиц
3.3.5. Влияние соотношения прекурсоров на размер и оптические свойства наночастиц.
3.3.6. Влияние смесей стабилизаторов на размер и оптические свойства наночастиц.
3.4. Синтез наночастиц СбБ, и АВ методом контролируемого осаждения в
водной фазе при использовании сульфидионов в качестве стабилизатора
3.4.1. Время установления равновесия в дисперсиях наночастиц
3.4.2. Влияние интенсивности перемешивания на устойчивость дисперсий наночастиц к седиментации.
3.4.3. Определение концентрационных диапазонов существования седиментационно устойчивых дисперсий наночастиц.
3.4.4. Определение фазового состава наночастиц
3.4.5. Влияние температуры на размер и опгические свойства наночастиц.
3.4.6. Влияние соотношения прекурсоров на размер и оптические свойства наночастиц.
3.5. Практическое применение наночасгиц Сс, 2п8 и 2
3.5.1. Нанокомпозиты для фотоэлектрического преобразователя
3.5.2. Разработка методик лабораторных работ для передвижного класса
Нанотехнологии и наноматериалы Нанотрак.
Выводы
Список литературы


При его использовании размер каналов, как сообщают авторы, уменьшается, а также размер синтезируемых НЧ в каплях МЭ тоже уменьшается. Синтез НЧ в МЭ проводят также при микроволновом облучении. Нагревание МЭ с помощью микроволн позволяет избежать появления градиента температур между стенками сосуда и объемом реакционной смеси, как при конвективном нагреве, и обеспечивает протекание нуклеации равномерно во всем объеме. При облучении микроволнами рост НЧ Сс в МЭ АОТнгептанвода протекает быстрее, чем в отсутствии облучения. В то же время некоторые облученные молекулы воды переходят в газообразное состояние и покидают капли МЭ, что приводит к уменьшению размеров капель МЭ и, соответственно, синтезируемых НЧ . НЧ с заранее заданными характеристиками и с узким распределением по размерам. Однако, отсутствует единое мнение о механизме образования НЧ в каплях МЭ. Образование в них НЧ, размер которых превышает размер самих капель МЭ, может быть связан с разрушением МЭ в процессе синтеза. Метод контролируемого осаждения заключается в проведении химической реакции между компонентами раствора прекурсорами, как правило, в полярной дисперсионной среде, и прерывании роста частиц в определенный момент времени. Рост НЧ ограничивают резким изменением условий синтеза, например, температуры, . Чаше всего для этой цели используют поверхностноактивное вещество ПАВ , , . В качестве ПАВ используют длинноцепочечные карбоновые кислоты, алкантиолы, алкилфосфины, алкиламины и др. Молекулы ПАВ играют ключевую роль в кинетике нуклеации и роста НЧ, поскольку для образования мелких монодисперсных НЧ скорость нуклеации должна быть высокой, а роста низкой. Поиск оптимального соотношения между скоростями этих стадий сложная задача, решаемая, как правило, эмпирически путем подбора соответствующих ПАВ, прекурсоров, дисперсионной среды и условий синтеза . В качестве прекурсоров при синтезе НЧ методом контролируемого осаждения используют водорастворимые соединения. В качестве источника серы обычно используют Н, Ыа2 или тиомочевину. Основная проблема метода контролируемого осаждения связана с тем, как избежать агрегации полученных частиц. Для увеличения устойчивости дисперсных систем необходимо улучшить взаимодействие НЧ со средой, например, путем лиофилизации поверхности НЧ , . В большинстве случаев размер синтезируемых НЧ контролируют концентрацией ПАВ и температурой среды в процессе синтеза. В коллоидных дисперсиях рост НЧ после их синтеза протекает по механизму Оствальдова созревания, когда крупные частицы увеличиваются в размере за счет растворения более мелких частиц. Этот процесс обусловлен различием радиусов кривизны частиц и их химических потенциалов. В ранних работах по синтезу НЧ сульфидов металлов описан пример получения в водной среде НЧ СбБ и п8 с использованием диоксида кремния размером около нм в качестве стабилизатора , . Важным фактором при синтезе НЧ в жидких средах является скорость диффузии прекурсоров к зародышу. Чем ниже скорость, тем меньше распределение синтезируемых НЧ по размерам. Низкую скорость стадии роста НЧ можно обеспечить, используя стабилизаторы, которые образуют комплексы с прекурсорами. При образовании НЧ комплекс медленно распадается, обеспечивая низкую скорость диффузии прекурсора к поверхности НЧ , . Так, например, при синтезе НЧ 2п5 с использованием в качестве стабилизатора этилендиаминтетрауксусной кислоты ЭДТА наблюдается конкурентный процесс связывания с катионами цинка между свободными сульфидионами и ЭДТА, но имеет меньшую растворимость, поэтому ионы серы замещают ПАВ из комплекса ЭДТА с катионами цинка, и образуется 7пБ . Вероятно, подобные комплексы играют роль темплата, в котором могут зарождаться ядра нуклсации, затем протекают рост и агрегация НЧ . Авторы статьи , в которой описан синтез НЧ А с использованием гиоацетамида и целлюлозы как стабилизаторов в водной среде, также подчеркивают важность образования комплексов стабилизатора с катионами прекурсоров в процессе синтеза НЧ с узким распределением по размерам. Также на скорость нуклеации и роста НЧ влияет тип прекурсора серы .