Controllable synthesis of nanocrystalline CdS with different morphologies and particle sizes by a novel solvothermal process

Abstract

Nanocrystalline CdS with different morphologies and particle sizes was obtained via a novel solvothermal reaction between cadmium salts such as Cd(NO₃)₂·4H₂O or CdSO₄·8/3H₂O and thiourea (Tu) at relatively low temperature. It is found that solvents play an important role in controlling the morphology and particle sizes of the nanocrystalline CdS product. The effect of solvents, anions of the cadmium salt, the molar ratio of Tu to the cadmium salt, and temperature on the morphology, particle sizes and phase of nanocrystalline CdS products has been investigated.

References

1. L. E. Brus, Appl. Phys. A, 1991, 53, 465.
2. A. Henglein, Top. Curr. Chem., 1988, 143, 113.
3. Y. Wang and N. Herron, J. Phys. Chem., 1991, 95, 525.
4. M. G. Bawendi, M. L. Steigerwald and L. E. Brus, Annu. Rev. Phys. Chem., 1990, 41, 477.
5. N. N. Greenwood and E. A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon, Oxford, 1990, p. 1403.
6. G. Q. Yeo, H. S. Shen, E. D. Honig, R. Kershaw, K. Dwight and A. Word, Solid State Ionics, 1987, 24, 249.
7. M. G. Bawendi, W. L. Wilson, L. Rothberg, P. J. Carrol, T. M. Jedju, M. L. Steigerwald and L. E. Brus, Phys. Rev. Lett., 1990, 65, 1623.
8. T. Inokuma, T. Arai and M. Ishikawa, Phys. Res. B., 1990, 42, 11093.
9. M. G. Bawendi, P. J. Carroll, W. L. Wilson and L. E. Brus, J. Chem. Phys., 1992, 96, 1335.
10. W. Hoheisel, V. L. Colvin, C. S. Johnson and A. P. Alivisatos, J. Chem. Phys., 1994, 101, 8455.
11. C. B. Murry, C. R. Kagan and M. G. Bawendi, Science, 1995, 270, 1335.
12. R. Rossetti, R. Hill, J. M. Gibson and L. E. Brus, J. Chem. Phys., 1995, 82, 552.
13. H. Weller, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1993, 32, 41.
14. A. Henglein, Chem. Rev., 1989, 89, 1861.
15. M. L. Steigerwald and L. E. Brus, Annu. Rev. Mater. Sci., 1988, 19, 471.
16. S. Mann, Nature, 1988, 322, 119.
17. C. B. Murray, D. J. Norris and M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 8706.
18. P. V. Braum, P. Osenar and S. I. Stupp, Nature, 1996, 380, 325.
19. A. M. Morales and C. M. Liber, Science, 1998, 279, 208.
20. W. Q. Han, S. S. Fan, Q. Q. Li and Y. D. Hu, Science, 1997, 277, 1287.
21. A. P. Alivisatos, Science, 1996, 271, 933.
22. T. J. Trentler, K. M. Hickman, S. C. Goel, A. M. Viano, P. C. Gibbons and W. E. Buhro, Science, 1995, 270, 1791.
23. T. J. Trentler, S. C. Goel, K. M. Hickman, A. M. Viano, M. Y. Chiang, A. M. Beatty, P. C. Gibbons and W. E. Buhro, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 2172.
24. J. P. Yang, F. C. Meldrum and J. H. Fendler, J. Phys. Chem., 1995, 99, 5500.
25. D. Routkevitch, T. Bigioni, M. Moskovits and J. M. Xu, J. Phys. Chem., 1996, 100, 14037.
26. T. L. Haslett, L. Ryan, T. Bigioni and C. Douketis, Chem. Phys., 1996, 210, 343.
27. J. J. Shiang, A. V. Kadavanich, R. K. Grubbs and A. P. Alivisatos, J. Phys. Chem., 1995, 99, 17417.
28. R. F. Morris and S. J. Weigel, Chem. Soc. Rev., 1997, 26, 309.
29. J. E. B. Katari, V. L. Colvin and A. P. Alivisatos, J. Phys. Chem., 1994, 98, 4109.
30. M. L. Steigerwald, A. P. Alivisatos, J. M. Gibson, T. D. Harris, R. Kortan, A. J. Muller, A. M. Thayer, T. M. Duncan, D. C. Douglas and L. E. Brus, J. Am. Chem. Soc., 1987, 110, 3046.
31. J. G. Brennan, T. Siegrist, P. J. Carroll, S. M. Stuczynski, L. E. Brus and M. L. Steigerwald, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 4141.
32. L. Spanhel, M. Haase, H. Weller and A. Henglein, J. Am. Chem. Soc., 1987, 109, 5649.
33. S. M. Stuczynski, J. G. Brennad and M. L. Steigerwald, Inorg. Chem., 1989, 28, 4431.
34. A. C. Jones, Chem. Soc. Rev., 1997, 101.
35. A. K. Verma, T. B. Rauchfuss and S. R. Wilson, Inorg. Chem., 1995, 34, 3072.
36. S. Dev, E. Ramli, T. B. Rauchfuss and S. R. Wilson, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 3316.
37. E. Ramli, T. B. Rauchfuss and C. L. Stern, J. Am. Chem. Soc, 1990, 112, 4043.
38. R. B. King, Encyclopedia of Inorganic Compounds, Wiley, Chichester, 1994, p. 4113.
39. G. Henshaw, I. P. Parkin and G. Shaw, Chem. Commun., 1996, 1095.
40. G. Henshaw, I. P. Parkin and G. Shaw, J. Mater. Sci. Lett., 1996, 15, 1741.
41. R. J. Bandaranayake, G. W. Wen, J. Y. Lin, H. X. Jiang and C. M. Sorensen, Appl. Phys. Lett., 1995, 67, 831.
42. K. Osakada and T. Yamamoto, Inorg. Chem., 1991, 30, 2328.
43. K. Osakada and T. Yamamoto, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1987, 1117.
44. R. A. Shaw and W. K. Woods, J. Chem. Soc. A, 1971, 1569.
45. H. Cui, R. D. Pike, R. Kershaw, K. Dwight and A. Wold, J. Solid State Chem., 1992, 101, 115.
46. R. Nomura, K. Kanaya and H. Matsuda, Bull. Chem. Soc. Jpn., 1989, 62, 939.
47. A. Wold and K. Dwight, J. Solid State Chem., 1992, 96, 53.
48. M. Abboudi and A. Mosset, J. Solid State Chem., 1994, 109, 70.
49. F. Dutault and J. Lahaye, Bull. Soc. Chim. Fr., 1980, 5–6, 236.
50. M. Krunks, E. Y. Mellikov and E. Sork, Zh. Neorg. Khim., 1985, 30, 1373.
51. N. N. Golovnev, M. B. Egizaryan, V. A. Fedorov and V. E. Mironov, Zh. Neorg. Khim., 1996, 41, 104.
52. M. K. Karanjai and D. Dasgupta, Mater. Lett., 1986, 4, 368.
53. M. K. Karanjai and D. Dasgupta, Thin Solid Films, 1987, 155, 309.
54. M. Krunks, E. Y. Mellikov and E. Sork, Thin Solid Films, 1986, 145, 105.
55. N. Tohge, M. Asuka and T. Minami, J. Non-Cryst. Solids, 1992, 147–148, 652.
56. N. Tohge, S. Tamaki and K. Okuyama, Jpn. Appl. Phys., 1995, 34, L207.
57. S. Tamaki, N. Tohge and K. Okugama, J. Mater. Sci. Lett., 1995, 14, 1388.
58. K. Okugama, I. W. Lenggoro, N. Tagami, S. Tamaki and N. Tohge, J. Mater. Sci., 1997, 32, 1229.
59. S. H. Yu, Y. S. Wu, J. Yang, Z. H. Han, Y. Xie, Y. T. Qian and X. M. Liu, Chem. Mater., 1998, 10, 2309.
60. R. Rossetti, R. Hull, J. M. Gibson and L. E. Brus, J. Chem. Phys., 1995, 82, 552.
61. S. H. Yu, J. Yang, Z. H. Han, R. Y. Yang, Y. Xie, Y. T. Qian and Y. H. Zhang, J. Colloid Interface Sci., submitted.