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摘 要

本文采用两步化学方法成功制备了CdS纳米线和SnO₂纳米颗粒（CdS NW/SnO₂ NP)纳米异质结结构。经过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、透射电子显微镜（HRTEM）和X射线衍射仪（XRD）对实验获得的异质结构的形貌、结构等进行表征。结果表明实验得到的SnO₂纳米颗粒粒径为几个纳米，聚合生长在CdS纳米线的表面。我们对得到的CdS纳米线和CdS NW/SnO₂ NP纳米异质结的室温PL光谱进行了对比研究，相对于CdS纳米线在524 nm处的较强的近边带发光峰波段，CdS NW/SnO₂ NP纳米异质结有一明显的蓝移现象。这种蓝移现象可能与实验中CdS纳米线掺杂了少量的杂质Sn有关。

关键词：水热合成，异质结，蓝移现象

Abstract：In this study, CdS nanowire (NW)/SnO₂ nanoparticle (NP) nano-heterostructures were successfully synthesized through a facile two-step chemical solution methods. The morphologies and microstructure of the obtained nano-heterostructures were characterized with scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-ray diffraction (XRD), showing that SnO₂ nanoparticles with size of about several nanometers grew on the surface of CdS nanowires. Room temperature photoluminescence spectra of the obtained CdS nanowires and CdS NW / SnO₂ NP nano-heterostructures were investigated for comparison. The results showed that near-band-edge emission band at 524 nm of CdS has a blue shift for CdS NW / SnO₂ NP nano-heterostructure, which probably result from the Sn doping in CdS nanowire.

Keywords：Hydrothermal synthesis， Heterojunction，Blue shift phenomenon

目 录

1 引言…………………………………………………………………………… 4

2 实验……………………………………………………………………………4

2.1样品制备………………………………………………………………… 4

2.1.1 合成CdS纳米线……………………………………………………………4

2.1.2 制备CdS/SnO₂纳米颗粒异质结 …………………………………………5

2.2 表征方法………………………………………………………………… 5

3 结果与讨论 …………………………………………………………………… 5

结论 ……………………………………………………………………………… 9

参考文献…………………………………………………………………………10

致 谢 …………………………………………………………………………… 11

1引言

有关纳米复合材料的制备和性能研究是纳米材料科学研究的热点之一，多种半导体材料在纳米尺度上的复合可能会有新的特性产生^[1]。纳米尺寸的CdS在光催化、太阳能转化、光化学电池、生物检测以及非线性光学等方面具有广泛的应用（如发光二极管，太阳能电池，传感器等领域）^[2~4]。而纳米尺寸的SnO₂是一种宽带隙N型半导体氧化物，室温带隙为3.6 eV，纳米尺寸的SnO₂在气敏特性以及光电性能^[5]，太阳能电池和催化材料等方面也有许多潜在应用价值。如今这种纳米半导体光电材料,已经被广泛应用于光电化学太阳能电池、光电化学检测、光电器件、气敏器件等多个领域^[6]。然而由于SnO₂的禁带宽度较大，使得太阳能利用率很低，人们通过多种方式掺杂以扩展对太阳光吸收波长的范围^[7]。制备CdS纳米线^[8]有水热法^[9]，化学池沉积法^[10]，微乳液法^[2]，等多种方法。SnO₂也是一种重要的宽带隙半导体材料，纳米尺寸的SnO₂被广泛应用在晶体管、燃料太阳能电池、气敏特性以及锂电池等方面。因此我们有理由相信，如果将二者结合生成CdS/SnO₂复合纳米异质材料，很有可能出现具有单一材料所不具备的优异性能。经过调研发现，到目前为止，确实有一些研究已经合成出了一些CdS/SnO₂复合纳米异质材料，但研究复合材料的室温荧光光谱到目前为止还没有发现。本文主要是研究SnO₂与CdS的掺杂后是否产生新的特性，通过两步化学方法合成出了CdS纳米线/SnO₂纳米颗粒异质结构，并对合成得到的异质结构进行了表征和室温荧光光谱性能测量。

2 实验

2.1 样品制备

2.1.1 合成CdS 纳米线

本实验所用的反应物均为分析纯的，没有进行过任何净化处理。CdS NW/SnO₂ NP纳米颗粒异质结通过两步化学溶液法得到。具体方法如下：1 mmol 硝酸镉溶解在30 ml乙二胺中，搅拌几分钟，然后加入8 mmol硫脲，再次搅拌几分钟，使二者的混合溶液充分溶解。然后将混合溶液放入35 ml的高压釜中，在170^oC的烘箱中加热12小时。然后将釜取出，空气冷却到室温，取出样品，用水和酒精充分洗涤数次。然后在50^oC的恒温箱中烘干。等到黄色的产物。

2.1.2 制备CdS/SnO₂纳米颗粒异质结

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