近年来,无机纳米材料因其独特的物理、化学性能而被广泛研究,其在电子器件和功能材料等领域具有广阔的应用前景。本论文中,分别采用高温热分解法、化学沉积法、磁控溅射法和共沉淀法等合成方法,制备出了各种组分、结构、形貌和尺寸的无机纳米材料,并对其合成条件及性能进行研究和讨论,旨在实现对功能纳米材料的可控制备,并将这些纳米材料应用于各种功能领域。本论文主要包括以下几方面内容:
1.采用高温热分解金属-油酸盐前驱体的方法,通过调节反应溶剂、反应温度等因素实现了形貌、晶体结构和元素组分可调的四元Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒的可控制备。通过调节前驱体中Cu/(Zn+Sn)的比例及反应温度等条件,精确控制合成了具有锌铜锡矿结构和新型纤锌矿结构的纳米颗粒;通过调节反应物成分及溶剂的种类,分别制得了具有球形、棒状和米粒状的纳米颗粒;通过对薄膜光电性能的测试发现,棒状颗粒的Cu2ZnSnS4具有最好的光电性能。
2.在合成单分散纳米颗粒的基础上,采用非真空技术进一步研究Cu2ZnSnS4电池的制备工艺及其光电性能,探讨了喷涂法制备纳米晶薄膜及硒化工艺对薄膜形貌的影响。此外,针对CZTS薄膜太阳能电池的基本结构(Mo/CZT(S,Se)/CdS/i-ZnO/ITO/Ni/Al),采用磁控溅射制备了钼背电极,采用化学水浴法制备了CdS薄膜,采用磁控溅射沉积法制备了i-ZnO及ITO薄膜,采用热蒸镀制备了Ni∶Al上电极,并得到了效率为0.0567%的完整CZT(S,Se)薄膜太阳能电池。
3.采用改进的共沉淀、低温煅烧方法合成了尺寸为19-30nm的Ce∶YAG纳米颗粒,分析了不同反应温度、pH值、煅烧温度、时间以及不同浓度Ce掺杂对产物相结构成分、晶粒尺寸以及荧光性能的影响。另外还通过Ce3+,pr3+共掺杂实现了YAG荧光粉的红光发射。
4.开发了一种简单的绿色化学方法来合成高性能的多孔二氧化硅泡沫材料。深入分析了不同反应温度和时间对泡沫内部结构和各项性能的影响规律。
关键词:功能纳米材料 制备工艺 光电性能 荧光性能