文 献 综 述

一 、课题研究意义和研究现状

在众多的一维度体系中，半导体纳米线由于具有独特的物理化学性质，在柔性显示、气体传感和光电探测等领域中得到广泛关注。过渡族金属氧化物V₂O₅具有直接的光学带隙，带宽为2.2到2.8 eV, 处于可见光区域，同时具有很好的化学稳定性和热稳定性，是非常好的光电子器件材料。在块体和薄膜的研究中，发现V₂O₅具有较快的光响应速度，适合做快速的光电转换器件。但由于钒具有比较多的价态，V₂O₅纳米线的制备合成存在一定的困难，某种程度上限制了V₂O₅的推广使用，目前关于超长V₂O₅纳米线的文献报道比较少。纳米线体系结晶良好，具有较强的柔性，比较适合制备柔性的光电器件，因此基于超长V₂O₅纳米线的柔性探测器理论上对光的响应速度应该优于块体材料。对基于超长V₂O₅纳米线的柔性光电探测器的研究，不仅有利于快速响应的柔性光电探测器的制备，而且也有利于光电响应机制的探讨。

二、一维V₂O₅纳米材料的性质

一维纳米材料包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带，其具有优良的尺寸效应，能够组成复杂的纳米尺度的结构，因而引起人们广泛的关注。在各种各样的一维纳米材料中，V₂O₅具有层状结构，其内部同时存在四价和五价的V离子，使得这种材料具有良好的物理和化学性能，在电学、磁学、电化学以及光学等领域取得了广泛的应用。电学性质：单根V₂O₅纳米线电阻率的I/V曲线呈现出明显的非线性关系，与V₂O₅纳米线网络相比，具有较小的跃迁激活能。V₂O₅纤维的电阻与纤维长度之间存在明显的非线性关系；磁学性质：由于这种纳米材料存在低维结构和不同价态V离子，其静态磁化和核磁弛豫速度与温度之间存在复杂的关系。由于钒氧化合物中存在多种价态的V离子，自旋、轨道和电荷自由度的相互作用使得这种材料具备非常丰富的电学和磁学特性，不同模板制备的V₂O₅纳米管的有效磁化率并不相同；电化学性质：V₂O₅的层状结构非常适合锂离子的嵌入和脱出，锂离子在出入其中时晶格变化较小，且电极可逆性好，但V₂O₅电极材料的电导率不高，且锂离子在其骨架中的扩散系数较低，而纳米结构材料刚好能解决这些问题；光学性质：对V₂O₅纳米管的吸收光谱表明，纳米管在2.5 eV以下有一个宽吸收带，其中心位于1.25 eV，低端吸收带包含三个单独的特征吸收峰，分别为0.87, 1.25, 1.76 eV，光谱吸收阈值为0.55 eV，这是V₂O₅纳米管的光学带隙。V₂O₅纳米管的光学带隙随着层间距增加发生红移。

三、一维V₂O₅纳米材料的制备

一种是模板法：模板法通常是用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板，结合电化学沉积、电泳、溶胶#8212;凝胶和水热等方法使物质原子或离子沉淀在模板的孔壁上，形成所需的纳米级结构；二是静电纺丝法：静电纺丝技术是制备长尺寸，直径分布均匀、成分多样化、既可以是实心、也可以是空心的纳米纤维的一种方法。

四、V₂O₅纳米线

长径比越为1000数量级的纳米材料称为纳米线，其具有块状材料所不具有的独特的性质，且纳米线的宽度比较窄导致在横向方向电子的量子约束，因此纳米线中的电子能级不同于块状材料。较水热法制备的长径比较小的V₂O₅纳米材料来说，超长V₂O₅纳米线显示了更大的绒料。其原因是独特的结构避免了纳米材料的自团聚，从而增大了电解液和阴极材料的接触表面积。

五、任务

本项目拟采用水热液相合成的技术，生长制备结晶良好的超长的V₂O₅纳米线，基于超长纳米线构造柔性的光电探测器，研究不同用力下，对可见光的快速响应能力，并分析快速的具体机制，拓展超长V₂O₅纳米线的光电应用范围。

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