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几种半导体纳米材料的液相控制合成、形成机理及性能研究的任务书
任务书
题目：几种半导体纳米材料的液相控制合成、形成机理及性能研究
一、研究背景及意义
纳米材料因其具有的独特特性，如表面积大、光学性能优越、磁性能高等，在材料、化学、生命科学、光电子学、信息技术等领域具有广泛的应用。其中，半导体纳米材料由于在光电子学、太阳能电池、生物探针、催化剂等众多领域的应用潜力而备受关注。
近年来，液相合成成为了制备纳米材料的一种重要方法。与其他方法相比，液相合成具有反应条件温和，合成过程可控等优点，因此受到了广泛的研究和应用。但是，影响液相合成纳米材料特性的因素较多，如合成温度、反应物浓度、种类和性质，添加剂等等。因此，如何控制这些因素以获得优良的半导体纳米材料是一个具有挑战性的课题。
本项目旨在探索几种半导体纳米材料的液相控制合成方法，分析其形成机理，进一步研究其性能特征，为其在各个领域中的应用提供基础性研究支持。
二、研究内容
1.探究单相液相合成法制备CdS量子点的影响因素、应用前景和存在的困难；
2.研究单相液相合成法制备ZnO纳米线最优生长条件与机理；
3.研究多级连续沉积法制备SiGe薄膜的生长机理与性质研究；
4.开发一种新型的非氧化硫化合物材料合成方法，实现高品质CdS合成；
5.探究Bio-TiO2催化剂在染料降解中的催化机理，优化其催化效果，并探索其在其他领域的应用前景。
三、研究方法
1.单相液相合成法制备CdS量子点：采用水热法，在不同反应温度、反应时间和单一反应物等条件探究CdS量子点的液相合成机理；
2.单相液相合成法制备ZnO纳米线：采用水热法，在控制合成条件下，尝试制备纳米线的生长机制研究；
3.多级连续沉积法制备SiGe薄膜：采用分子束外延（MBE）工艺，通过多个步骤的沉积，探究SiGe合金厚度、成分、结构和性能之间的关系；
4.非氧化硫化合物材料合成方法：选择有机硫楚化合物和金属硫醇化合物的反应，进行外反应，继而实现CdS的制备；
5.Bio-TiO2催化剂催化染料降解：采用旋转床反应器，在不同加热温度下，探究其降解染料的反应机理。
四、研究预期结果
1.本项目将探索出单相液相合成法制备CdS量子点的影响因素，为该材料的优良性能提供理论及实验基础；
2.本研究将推动单相液相合成法制备ZnO纳米线最优生长条件与机理的深入研究，为该材料在光电子学、传感等领域的应用潜力打下基础；
3.本研究对多级连续沉积法制备SiGe薄膜的机理进行了深入的研究，将为其在半导体器件、传感器等领域的应用提供基础性支持；
4.研究非氧化硫化合物材料合成方法，将为半导体光电、化学和生物科学等领域的合成化学提供一种新的解决方案，具有重要的应用前景；
5.完善Bio-TiO2催化剂的特性参数，优化其催化效果，并探讨其在工业废水处理、光催化等领域中的应用前景。
五、研究进度安排
期限研究内容分类
2021-6—2021-9单相液相合成法制备CdS量子点的影响因素研究CdS量子点的制备研究
2021-10—2022-2单相液相合成法制备ZnO纳米线的最优生长条件与机理研究ZnO纳米线的生长研究
2022-3—2022-6多级连续沉积法制备SiGe薄膜的生长机理与性质研究SiGe薄膜的性质研究
2022-7—2023-1非氧化硫化合物材料合成方法的开发和实验研究CdS合成的实验研究
2023-2—2023-9Bio-TiO2催化剂在染料降解中的催化机理研究和相关应用探索Bio-TiO2催化剂的性能和应用探索与研究
六、参考文献
1.S.Yinetal.(2017)CdS-basednanocompositesasmultifunctionalmaterialsfortumorphotothermolysisandimaging.ScientificReports,7(1),p.745.
2.J.Dengetal.(2016)Zincoxidenanowiresforhigh-performancegassensorspreparedbyamodifiedone-stepsynthesismethod.SensorsandActuatorsB:Chemical,223,pp.296-303.
3.C.Karthikeyanetal.(2017)StudyofandSi1-xGexthinfilmsdepositedusingthein-situandex-situmulti-passtechniques.SuperlatticesandMicrostructures,104,pp.56-63.
4.Y.W.Zhangetal.(2020)Hydrothermalsynthesisofhighlyefficientandlow-costCdS/Bi