ZnO/CdS/MoS2异质结纳米棒阵列的制备及性能研究

作     者：傅艳珏 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王春瑞

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：水热法 连续离子层吸附法 少层二硫化钼 Zn O/CdS/MoS2异质结 原位电性能 锂电池 

摘      要：芯-鞘异质结纳米线(棒)的研究,特别是宽带芯/窄带鞘异质结纳米线(棒)的研究,近年来受到国内外广泛关注。这是因为在宽带芯/窄带鞘纳米结构中,激发的电子和空穴空间上分离分别进入芯纳米线(棒)和包裹鞘层,有利于改善(或提高)器件的输运特性和光电转换效率,所以在新型光电子、电子器件等方面具有重要应用价值。本文发展了水热法,以钼粉和过氧化氢作为前驱体与硫脲溶液混合后在200 oC进行反应,制备出了两到三层的MoS2纳米片。利用X射线衍射,拉曼光谱,透射电子显微镜以及光致发光光谱对制得的MoS2样品进行了表征。结果证实,通过水热法制备得到的MoS2呈现片状形貌,且层数为两到三层。在此基础上,研究了MoS2纳米片晶的电化学性能。MoS2纳米片的首次充放电比容量分别为820 mAh g-1和1078 mAh g-1,经过20次循环充放电后,MoS2纳米片的放电比容量达到了1127 mAh g-1。与其它纯相的MoS2纳米结构相比,制备的少层MoS2纳米片无论在循环性能或是充放电比容量方面都有显著提高。发展了连续离子层吸附法,以ZnO纳米棒阵列为模板,将窄带CdS和更窄带层状MoS2依次包覆在ZnO纳米棒表面,得到一种比表面积增大的ZnO/CdS/Mo S2异质结纳米棒阵列。利用X射线衍射,扫描电子显微镜,透射电子显微镜和拉曼光谱对产物进行了表征。结果表明,产物是ZnO/Cd S/MoS2异质结纳米棒阵列,Zn O纳米棒芯是单晶,CdS鞘也是单晶,MoS2鞘是多晶,且也是少层结构(两到三层)。CdS鞘和MoS2鞘依次均匀地包覆在垂直生长的ZnO纳米棒上,且结合过程中未明显影响内芯ZnO的棒状结构。在异质结结构中,ZnO/CdS界面、CdS/MoS2界面接触良好且晶格失配率低。此外,一维ZnO纳米棒阵列的存在也抑制了Mo S2在c轴方向上的堆积,使包覆在纳米棒上的MoS2以少层的形式存在。原位电输运特性表明,和ZnO纳米棒和ZnO/Cd S异质结纳米棒相比,ZnO/CdS/MoS2异质结纳米棒则呈现出了更优的电学特性。