SmartMat |研究论文：单前驱体相控合成硒化铜纳米晶及其转化为非晶空心纳米结构
学术
科技
2024-09-23 12:29
天津
Feifan Chen, Yadong Zhang, Lijun Hu, Lifang Zheng, Feiyue Ge, Changsheng Feng, Dan Xu, Chen-Lei Tao, Xue-Jun Wu. Single-precursor phase-controlled synthesis of copper selenide nanocrystals and their conversion to amorphous hollow nanostructures. SmartMat. 2023; 4:e1193.
https://doi.org/10.1002/smm2.1193
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晶体相对材料的物理化学性质和功能至关重要。硒化铜作为一种重要而有吸引力的半导体材料，可以存在于多种多晶相中。然而，晶型的丰富性也给直接制备具有可调相的硒化铜纳米晶带来了挑战。本文以硒酸铜(CuSeCN)为前驱体，成功合成了准四方Cu2−xSe纳米立方体和亚稳纤锌矿Cu2Se纳米圆盘。相位调制的关键是合成中配体的最佳选择。制备的纳米晶体具有不同的形貌和组成，产生不同的光学性质和电导率。有趣的是，硒化铜纳米晶体可以与Au(I)前驱体反应，为合理构建两种非晶空心Au─Cu─Se纳米结构提供平台，其最终形状与原始纳米晶体模板保持一致。这项工作为相控合成硒化铜晶体提供了一种简单的策略，并使新材料的设计具有广泛的应用前景。
图 1. 相控合成硒化铜及其转化为无定形空心au─Cu─Se纳米结构的示意图。图 2. (A)制备的Cu2−xSe NCs的TEM图像和(B) SEM图像。(C) Cu2−xSe NCs的XRD图谱，以及标准立方Cu2−xSe (JPCDS: 06‐0680)、立方Cu7 Se4 (JPCDS:26‐0557)、六方CuSe (JPCDS:20‐1020)、单斜Cu2 Se (JPCDS:27‐1131)和赤铁矿方Cu3 Se2 (JPCDS:01‐071‐0045)。(D)代表性Cu2−xSe NC的HRTEM图像(插图:NC的相应FFT图像)。(E)单个Cu2−xSe NC的HAADF图像和EDS元素映射。(F)新鲜制备的Cu2−xSe NCs和暴露于空气中1周的样品的UV-vis-NIR消光光谱。
图 3. (A) Cu2Se ND的TEM图像。(B)代表性Cu2Se ND的HRTEM图像(插图:ND的白色虚线方形区域和FFT模式的放大图像)。(C) Cu2Se NDs的XRD图谱。(D)在TEM网格上的Cu2Se ND的HRTEM图像(插图:白色虚线方形区域的放大图像)。(E)单个Cu2Se NDs的HAADF图像和EDS元素映射。(F)新鲜制备的Cu2Se ND和暴露于空气中一周的样品的UV-vis-NIR消光光谱。
图 4. (A) Cu2−xSe NCs和(E) Cu2Se NDs的XPS调查光谱。Cu2−xSe NCs的(B) Cu 2p和(C) Se 3d的高分辨率XPS光谱。(D) Cu2−xSe NCs的拉曼光谱。Cu2 Se ND中(F) Cu2p和(G) Se3d的高分辨率XPS光谱。(H) Cu2Se NDs的拉曼光谱。图 5. (A) Cu2−xSe NCs薄膜和(C) Cu2 Se NCs薄膜在预图像化的Au电极上的SEM图像(插图:来自白色虚线方块的高倍图像)。(B) Cu2−xSe NCs薄膜的I-V曲线(D)新鲜制备的Cu2−xSe NDs薄膜和暴露于空气48小时的薄膜的I-V曲线。图 6. (A)非晶空心Au─Cu─Se NCs的TEM图像(附图:NCs对应的SAED图)。(B)非晶空心Au─Cu─Se NCs的HAADF图像和EDS元素映射。(C)空心Au─Cu─Se NCs的XRD谱图。(D)无定形空心Au─Cu─Se NCs和原始Cu2−xSe NCs的紫外-可见-近红外吸附光谱。(E)非晶空心Au─Cu─Se NDs的TEM图像。(F)非晶空心Au─Cu─Se ND的HAADF图像和EDS元素映射。(G)非晶空心Au─Cu─Se NDs的x射线衍射图。(H)无定形空心Au─Cu─Se NDs和原始Cu2Se NDs的紫外-可见-近红外吸附光谱。
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作者简介
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吴雪军，南京大学化学化工学院教授，博士生导师。2005年在武汉理工大学获得学士学位，并在北京大学获得物理化学博士学位，师从徐东升教授。2010年在南洋理工大学张华教授课题组做博士后。他于2018年3月在南京大学开始了自己的独立职业生涯。主要研究方向：功能纳米材料/纳米异质结构的合成和应用。
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