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金属硒化物是一类非常重要的半导体材料,其因优异的光电性能和结构特性而被应用于太阳能电池,气体传感器,光电探测器,声光器件和相变存储器等领域。基于真空法制备金属硒化物时,由于真空设备复杂昂贵,投资成本太大而不利于市场化。在合成金属硒化物纳米材料时,采用非真空法如热注入法和溶剂热法,不仅能调节多元金属硒化物如Cu InSe2和Cu2ZnSnSe4的组成,而且还能降低成本尤其是以单质硒作硒源时。但是单质硒在大多数溶剂中的低溶解性限制了它的反应活性从而降低了金属硒化物的形成动力学。本文对提高硒活性的路径进行了研究,并将其应用于溶剂热法合成金属硒化物纳米材料。主要研究成果如下:(1)采用溶剂热法,在乙二胺中用NaBH4对单质硒进行活化,实验表明在200°С下反应2 h即可将Se活化成高活性的Se2-。(2)用制备的活化硒成功的合成了Cu2-xSe和SnSe以及ZnSe二元金属硒化物,通过与使用单质硒得到的产物进行对比,证明活化硒能提高产物的形成动力学;实验发现使用活化硒不仅能促进形成单一的物相,而且还能降低反应的温度,缩短反应的时间。同时,还初步探索了使用活化硒合成MoSe2,In2Se3,Ga2Se3和Sb2Se3等二元硒化物的条件,为进一步改进制备条件指明了方向。(3)用制备的活化硒合成了Cu InSe2纳米材料,相比于单质硒合成的产物,活化硒得到的CuInSe2具有单相的组成,均匀的尺寸和形貌以及可靠的光电性能并适合于光伏应用,由活化硒导致的反应速率的提升主要归因于Se2-与金属离子之间均相反应和Se2-比Se(0)具有更高的活性。通过研究PVP对活化硒合成的Cu InSe2形貌的影响发现,加入小分子量(3×104)的PVP得到了由片构成的花状形貌;而加入大分子量(1.3×106)的PVP则得到由片构成的球状形貌。通过对Cu In Se2的形成机理研究,发现Cu-Se二元相是形成Cu InSe2的中间产物,实验过程中未发现In-Se相的存在,说明In2Se3或者(InSe2)ˉ的产生是CuInSe2生成反应的速度决定步骤或者CuInSe2的形成是通过In3+向Cu-Se二元相中扩散形成的。(4)使用活化硒在200°С下反应3 h即可得到纯相的Cu2SnSe3,而使用单质硒则需要12 h以上的反应时间,机理研究表明,主要原因可能是使用单质硒时中间产物SnSe难以形成。(5)使用活化硒不能得到单相的CuGaSe2,这可能是镓盐在乙二胺中的低反应活性引起的。