中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在光電領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用。工作主要集中在InSe系列化合物光電轉(zhuǎn)化納米材料的設(shè)計(jì)制備及其光電性質(zhì)的研究。以環(huán)保、高效、廉價(jià)為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)制備了幾種納米半導(dǎo)體材料，如InSe納米線、CuInSe2納米晶、Cu2ZnSnSe4納米晶（NPG Asia Materials., 2012, 4: e2）、Cu2-xSySe1-y納米晶和SnSe/SnO2 納米片，研究并調(diào)控了其光電性質(zhì)。
比如，研究人員以In2Se3為原料，采用化學(xué)氣相沉積法，不使用任何金屬顆粒作為催化劑制備了InSe納米線（圖9）。通過(guò)微操作制備技術(shù)構(gòu)筑了基于單根InSe 納米線的光探測(cè)器。對(duì)器件的光電性能進(jìn)行了測(cè)試，研究結(jié)果表明電流隨光照強(qiáng)度增加而增加，并呈指數(shù)關(guān)系，其開(kāi)關(guān)比高達(dá)50。器件在室溫空氣中保存兩個(gè)月后，仍能保持很好的光電性能，彰顯了優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性。相關(guān)文章發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.(2009, 131, 15602.）上。
圖9 InSe納米線掃描電鏡圖片及其光電性能測(cè)試結(jié)果
利用一種簡(jiǎn)單的溶液法合成了形貌均勻、單分散的纖鋅礦結(jié)構(gòu)CuInSe2 納米晶（JACS, 2010, 132 , 12218.）。由于其均勻的尺寸和均一的形貌，納米晶很容易按照[001]方向自發(fā)排列成2D結(jié)構(gòu)(圖10)。通過(guò)溶液法和P3HT共混，成功構(gòu)筑了有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化的光電器件。器件表現(xiàn)出明顯的光開(kāi)關(guān)效應(yīng)，開(kāi)關(guān)比高于100。并且器件多次循環(huán)后仍能保持良好的光響應(yīng)特性，具有很好的穩(wěn)定性。
圖10 CuInSe2納米晶透射電鏡結(jié)果及其開(kāi)關(guān)比
在環(huán)境治理應(yīng)用中,納米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物材料擁有很大的比表面積和良好的機(jī)械性能, 適于吸附消除環(huán)境中的有害物質(zhì),例如可用于吸附水中的重金屬離子等。 在水處理應(yīng)用研究中, 制備了多種納米結(jié)構(gòu)材料,包括多種形貌的無(wú)機(jī)材料、有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料和孔道材料 等。發(fā)展了多元醇媒介法,以廉價(jià)無(wú)機(jī)金屬鹽為原料, 制 備出形貌均一的具有三維花狀微納多級(jí)結(jié)構(gòu)的包括氧化鐵、氧化鈰、氧化鈦等金屬氧化物(圖9)。同時(shí)詳細(xì)考察了產(chǎn)物的形貌演變過(guò)程。通過(guò)灼燒該氧化鐵前體, 可分別得到3種形貌保持不變的氧化鐵:α-Fe2O3,γ-Fe2O3和Fe3O4。 還發(fā)展了通過(guò)水解金屬乙二醇鹽來(lái)制備多孔金屬鹽化物的 方法, 省略了能耗的灼燒步驟, 同時(shí)還避免了表面活性劑的使用,進(jìn)一步降低了納米結(jié)構(gòu)材料的制備成本。研究成果發(fā)表在Adv.Mater.( 2008, 20: 2977—2982.)上。
圖10 納米結(jié)構(gòu)氧化鐵電子顯微鏡照片
