用于量子点敏化太阳能电池的MnCo2S4/CNTs复合对电极的研究文献综述

 2022-11-27 15:42:56

文 献 综 述

1.尖晶石结构材料概述

尖晶石型化合物是一类具有复杂结构的功能性材料,在磁性材料、光电材料、电极材料、超导材料和催化材料领域中具有重要应用[1]。尖晶石属于离子型化合物,分子通式为AB2X4,其中A、B为不同价态的阳离子,X为F、O、S、Se、Te等阴离子,因此尖晶石具有多种价态类型[2]

大多数尖晶石型化合物属于面心立方晶系,空间群为Fd-3m(No.227),其中阴离子X在垂直于[111]方向进行立方紧密堆积,金属阳离子A、B填充在四面体或八面体空隙中[3]。 当全部A填入四面体空隙,全部B占据八面体空隙,类型为正尖晶石结构;如果全部A占据八面体空隙,B占据四面体空隙和八面体空隙,类型为反尖晶石结构;当A、B对四面体空隙和八面体空隙选择性没有较大差异时,则会形成混合尖晶石构型[4]

正反尖晶石的属性及反尖晶石的范围成都对复合材料的性能有很大的影响。对于常见的2:3和4:2离子化合价比的尖晶石结构,似乎前者趋正型,而后者趋反型。但纵观全部物种,不仅有相当数量趋于混合型且范围程度不能确定,而且还存在若干品种完全不遵从于这一规律。影响这种分布的因素极其复杂,包括离子键的静电能、离子半径、共价键的空间分布、晶体场等诸多方面[5]。此外,阳离子的分布对尖晶石型复合材料的性能也有重大影响[6,7],该分布不仅与化学成分有关,并且与组成阳离子的电荷、晶体化学和形成时的物理化学环境有关。

尖晶石结构中的A-X和B-X是较强的离子键,且静电强度相等,所以尖晶石类化合物具有良好的化学稳定性,熔点高,硬度大。大多数尖晶石化合物是立方晶系,此类材料的导热性和热膨胀行再各个方向上都相同,膨胀系数又较小,因此尖晶石具有良好的热稳定性[8]

目前的尖晶石型化合物多数为复合氧化物,而尖晶石型复合硫化物由于苛刻的合成条件而种类较少,其应用受到了很大的限制[]。但相对于O原子,S原子具有个大的原子半径,因此尖晶石型复合硫化物可能呈现出不同于尖晶石型复合氧化物的性质[9]。因此,近些年各国学者对尖晶石型复合硫化物的合成和性能进行了大量的研究。

2.尖晶石型复合硫化物的合成方法

由于硫元素的存在,尖晶石型复合硫化物不宜采用常规的高温固相合成法,通常需要在无氧的气氛环境中合成。目前尖晶石型复合硫化物的合成主要有固相法、喷雾热分解法、溶剂热法和化学沉淀法等几类。

2.1固相法

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