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银及硫化镉纳米膜的电沉积方法制备和光学性能研究

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目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2纳米材料的发展历史和研究热点

1.3纳米材料的性质

1.3.1纳米粒子的基本性质

1.3.2纳米材料的特殊性质

1.4半导体硫化镉纳米膜的研究与应用前景

1.4.1硫化镉纳米膜的制备

1.4.2硫化镉纳米膜的性能

1.4.3硫化镉纳米膜的应用前景

1.5金属银纳米膜的研究与应用前景

1.5.1银纳米膜的制备方法

1.5.2银纳米膜的性能

1.5.3银纳米膜的应用前景

1.6课题主要研究内容

第2章实验材料与实验方法

2.1材料、仪器与装置

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器

2.1.3实验装置

2.2实验方法

2.2.1纳米膜制备工艺流程

2.2.2纳米膜的制备

2.3纳米膜的结构性能表征方法

2.3.1纳米膜形貌的观察

2.3.2纳米膜的化学组成分析

2.3.3纳米膜结构分析

2.3.4光学性能测试

2.3.5电化学测试

第3章电沉积法制备硫化镉纳米膜的工艺研究

3.1表面活性剂对电沉积硫化镉纳米膜的影响

3.1.1电解液表面不铺展表面活性剂时的电沉积

3.1.2表面活性剂体系的确定

3.1.3表面活性剂种类对电沉积纳米膜的影响

3.1.4表面活性剂用量对电沉积纳米膜的影响

3.2电沉积制备CdS纳米膜的影响因素

3.3电解液组成及工艺条件对电沉积CdS纳米膜的影响

3.3.1电解液浓度对电沉积CdS纳米膜的影响

3.3.2温度对电沉积CdS纳米膜的影响

3.3.3 pH值对电沉积CdS纳米膜的影响

3.3.4槽压对电沉积CdS纳米膜的影响

3.3.5电解液组成对电沉积CdS纳米膜的影响

3.4CdS纳米膜的物相分析

3.4.1电子衍射(ED)

3.4.2 XRD分析

3.5 CdS纳米膜的表观形貌

3.6本章小结

附图

第4章电沉积法制备银纳米膜的工艺研究

4.1表面活性剂对电沉积银纳米膜的影响

4.2电解液体系的确定

4.3电沉积工艺条件对银纳米膜的影响

4.3.1电解液浓度对电沉积银纳米膜的影响

4.3.2槽压对电沉积银纳米膜的影响

4.3.3 pH值对电沉积银纳米膜的影响

4.3.4温度对电沉积银纳米膜的影响

4.4银纳米膜中银原子的化学状态

4.5银纳米膜的X射线衍射峰宽化特性

4.6本章小结

第5章硫化镉及银纳米膜的光学性能

5.1线性光学常数

5.1.1理论分析

5.1.2硫化镉纳米膜的厚度和光学常数

5.1.3银纳米膜的厚度和光学常数

5.2非线性光学常数

5.2.1 Z扫描测量的物理机制

5.2.2纳米膜的非线性光学常数

5.3纳米膜对光的吸收与光致发光

5.3.1原理分析

5.3.2纳米膜的光吸收特性

5.3.3CdS纳米膜的光致发光特性

5.3.4硫化镉纳米膜电极的光电性能

5.4纳米膜的电性能

5.5本章小结

第6章硫化镉纳米膜的电沉积行为研究

6.1硫化镉形成的电极过程

6.2纳米膜在表面活性剂下的形成行为

6.3晶体生长速率对纳米膜晶粒的影响

6.4硫化镉立方相和六方相共生的行为

6.5硫化镉纳米膜的形成过程分析

6.6本章小结

结论

参考文献

攻读博士期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明和哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

致谢

个人简历

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摘要

银及硫化镉纳米膜具有优异的物理、化学及光电化学性能,在催化、传感器及光学领域有广阔的应用前景,但是诸多制备银及硫化镉纳米膜的方法都存在成本高或重现性差等问题。本文采用电沉积方法,在表面活性剂/电解液界面制备银及硫化镉纳米膜。研究了表面活性剂、温度、槽压、电解液浓度及pH值对纳米膜晶粒粒径及表面形貌的影响,并对制备的纳米膜的性能进行了研究,结合实验结果,对纳米膜的沉积行为进行了探讨。采用电沉积方法,分别在硝酸银和甲磺酸银体系中制备了银纳米膜。采用电沉积方法,在氯化镉与硫代乙酰胺组成的电解液体系制备硫化镉纳米膜。考察了表面活性剂体系对电沉积制备硫化镉纳米膜影响,发现不同的蓖麻油类混合表面活性剂作为模板电沉积得到的纳米薄膜的晶粒粒径是不同的,当混合表面活性剂铺展成收缩膜时,纳米膜的晶粒较小;混合表面活性剂铺展成扩展膜时,纳米膜的晶粒较大。纳米膜的粒径随表面活性剂的种类和用量而变化。  考察了银及硫化镉纳米膜的光学性能。用椭圆偏振仪测试了银及硫化镉纳米膜的厚度及不同波长下的复折射率、复介电常数。银纳米膜的紫外-可见吸收光谱峰发生明显的“蓝移”现象。优化工艺条件下制备的硫化镉纳米膜在可见光区的光透过率在80﹪以上,带隙能为2.48eV。硫化镉纳米膜电极在光照下能产生明显的阳极光电流。用Z-扫描方法测试优化工艺条件下制备的银纳米膜及硫化镉纳米膜的非线性折射性质,计算得出银纳米膜的非线性折射系数n2值为4.90×10-11cm2/kW;硫化镉纳米膜的非线性折射系数n2值为5.06×10-6cm2/kW。  通过循环伏安曲线研究了硫化镉纳米膜的电沉积行为,认为硫化镉的生成是由电化学反应和化学反应共同决定的。通过考察纳米膜中的硫化镉的形成过程,论述了硫化镉是由六方相或六方相和立方相混合组成的原因。由不同沉积时间对硫化镉纳米膜形貌的影响可以推测CdS纳米膜的生成过程符合点→线→网→片的过程。

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