纳米级金属氧（硫）化物的制备及结构特性研究
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摘要
本文首先论述了纳米材料与技术的基本内涵与概念、纳米材料的特性和制备
方法，及国内纳米材料领域取得的进展等。
本文选择二氧化钛纳米粉体、硫化铋纳米颗粒和纳米棒、硫化镉纳米颗粒和
纳米棒这些纳米材料为研究对象，准备以新颖的方法完成它们的制备，并用各种
技术手段对它们进行表征，以便为这些材料提供新的合成方法。
纳米二氧化钛粉体的制备方法有很多种，为了适合于工业化生产的要求，我
们选用廉价的表面活性剂，利用它的吸附和包覆作用控制钛酸四丁酯的水解来制
备二氧化钛纳米粉体。另外讨论了表面活性剂的种类，用量以及 pH 值对制备二
氧化钛纳米粉体的影响。
本文选用了一种比较温和的化学合成方法—水热法和溶剂热法来研究硫化
铋纳米材料的制备。首先利用水热和溶剂热法在不同的反应时间和反应温度下分
别制备硫化铋纳米颗粒和纳米棒，并讨论了反应机理和纳米棒形成的生长机理以
及反应配比、反应时间和反应温度对样品的影响；然后利用表面活性剂辅助的溶
剂热法制备硫化铋纳米棒束，研究了表面活性剂在制备硫化铋纳米棒束过程中所
起的作用，讨论了表面活性剂的种类对硫化铋形貌的影响，并对硫化铋纳米棒束
的形成作了解释。
近几年来，由于纳米级 II-VI 族二元金属氧（硫）化物在光电子领域的巨大
潜能和多方面应用，这种半导体晶体以及纳米晶体的合成制备取得了快速的进
步。目前制备这种化合物的方法很多, 但是在应用时还是有一些局限性。现在人
们正努力简化合成 II-VI 族半导体的方法并尽量避免使用复杂化合物和有毒物
质。水热合成法是一种高效的方法，可以制备出金属氧（硫）化物。因此本文将
就利用水热法合成法制备硫化镉(CdS)纳米颗粒和纳米棒进行报道。
The thesis firstly described the basic concept and meaning of nanomaterials and
nanotechnology, investigated the properties and preparation methods of nanomaterials.
Additionally, the progress of nanomaterials and nanotechnology in our country in
recent years were also discussed.
In this thesis, TiO2 nanopowders，bismuth sulfide(Bi2S3) nano-material and
cadmium sulfide(CdS) nano-material were selected to find their simple and novelty
synthesis methods. Thus we may provide executable methods for industry production
of these materials.
There have been many methods to prepare TiO2 nanopowders. However, these
methods have many disadvantages respectively. In order to provide a low-cost method
to industrialized product TiO2 nanopowders, we selected a surfactant-controlled
hydrolysis method to prepare TiO2 nanopowders. The experiment results showed that
the surfactant plays a crucial role in the preparation of TiO2 nanopowders. The
influences of the kind and amount of surfactant and pH on the preparation of TiO2
nanopowders were also discussed.
Hydrothermal and solvothermal synthesis are effective methods to prepare
nanomaterials under milder conditions. Bi2S3 nanopowders and nanorods were
prepared with hydrothermal and solvothermal method at different reaction time and
temperature respectively. The reaction mechanism of Bi2S3 nanopowders and
formation mechanism of Bi2S3 nanorods, the effects of temperature and time were
discussed. Bundles of Bi2S3 nanorods were prepared by using surfactant-assisted
solvothermal method. The results showed that surfactant played an important role in
controlling the morphology of the product. The influence of the kind of surfactant on
the bundles of Bi2S3 nanorods was discussed. The possible formation mechanism of
the bundles of Bi2S3 nanorods was also investigated.
The preparation and characterization of II-VI nanoscale compound
semiconductors have caused much attention in the past several years due to their great
potential in many optoelectronic application. So far, a number of reactions have been
utilized to prepare II-VI family compounds for quite some time, but there are some
limitations to their utility. Now, there have been considerable efforts to simplify the
synthetic route to II-VI semiconductors and avoid the use of complex reactions and
II
摘 要
toxic reagents. Hydrothermal synthesis is an effective method to prepare metal
oxide(sulfide). CdS nanopowders and nanorods were prepared with hydrothermal
method at different reaction time and temperature respectively.
方法，及国内纳米材料领域取得的进展等。
本文选择二氧化钛纳米粉体、硫化铋纳米颗粒和纳米棒、硫化镉纳米颗粒和
纳米棒这些纳米材料为研究对象，准备以新颖的方法完成它们的制备，并用各种
技术手段对它们进行表征，以便为这些材料提供新的合成方法。
纳米二氧化钛粉体的制备方法有很多种，为了适合于工业化生产的要求，我
们选用廉价的表面活性剂，利用它的吸附和包覆作用控制钛酸四丁酯的水解来制
备二氧化钛纳米粉体。另外讨论了表面活性剂的种类，用量以及 pH 值对制备二
氧化钛纳米粉体的影响。
本文选用了一种比较温和的化学合成方法—水热法和溶剂热法来研究硫化
铋纳米材料的制备。首先利用水热和溶剂热法在不同的反应时间和反应温度下分
别制备硫化铋纳米颗粒和纳米棒，并讨论了反应机理和纳米棒形成的生长机理以
及反应配比、反应时间和反应温度对样品的影响；然后利用表面活性剂辅助的溶
剂热法制备硫化铋纳米棒束，研究了表面活性剂在制备硫化铋纳米棒束过程中所
起的作用，讨论了表面活性剂的种类对硫化铋形貌的影响，并对硫化铋纳米棒束
的形成作了解释。
近几年来，由于纳米级 II-VI 族二元金属氧（硫）化物在光电子领域的巨大
潜能和多方面应用，这种半导体晶体以及纳米晶体的合成制备取得了快速的进
步。目前制备这种化合物的方法很多, 但是在应用时还是有一些局限性。现在人
们正努力简化合成 II-VI 族半导体的方法并尽量避免使用复杂化合物和有毒物
质。水热合成法是一种高效的方法，可以制备出金属氧（硫）化物。因此本文将
就利用水热法合成法制备硫化镉(CdS)纳米颗粒和纳米棒进行报道。
The thesis firstly described the basic concept and meaning of nanomaterials and
nanotechnology, investigated the properties and preparation methods of nanomaterials.
Additionally, the progress of nanomaterials and nanotechnology in our country in
recent years were also discussed.
In this thesis, TiO2 nanopowders，bismuth sulfide(Bi2S3) nano-material and
cadmium sulfide(CdS) nano-material were selected to find their simple and novelty
synthesis methods. Thus we may provide executable methods for industry production
of these materials.
There have been many methods to prepare TiO2 nanopowders. However, these
methods have many disadvantages respectively. In order to provide a low-cost method
to industrialized product TiO2 nanopowders, we selected a surfactant-controlled
hydrolysis method to prepare TiO2 nanopowders. The experiment results showed that
the surfactant plays a crucial role in the preparation of TiO2 nanopowders. The
influences of the kind and amount of surfactant and pH on the preparation of TiO2
nanopowders were also discussed.
Hydrothermal and solvothermal synthesis are effective methods to prepare
nanomaterials under milder conditions. Bi2S3 nanopowders and nanorods were
prepared with hydrothermal and solvothermal method at different reaction time and
temperature respectively. The reaction mechanism of Bi2S3 nanopowders and
formation mechanism of Bi2S3 nanorods, the effects of temperature and time were
discussed. Bundles of Bi2S3 nanorods were prepared by using surfactant-assisted
solvothermal method. The results showed that surfactant played an important role in
controlling the morphology of the product. The influence of the kind of surfactant on
the bundles of Bi2S3 nanorods was discussed. The possible formation mechanism of
the bundles of Bi2S3 nanorods was also investigated.
The preparation and characterization of II-VI nanoscale compound
semiconductors have caused much attention in the past several years due to their great
potential in many optoelectronic application. So far, a number of reactions have been
utilized to prepare II-VI family compounds for quite some time, but there are some
limitations to their utility. Now, there have been considerable efforts to simplify the
synthetic route to II-VI semiconductors and avoid the use of complex reactions and
II
摘 要
toxic reagents. Hydrothermal synthesis is an effective method to prepare metal
oxide(sulfide). CdS nanopowders and nanorods were prepared with hydrothermal
method at different reaction time and temperature respectively.
引文
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