钽、钛硫化物与氧化物纳米结构的构建及性能研究
发布时间：2021-06-29 17:07
近年来,层状化合物由于其特殊的结构特性和在能源、电学领域的出色表现,受到了广泛关注。诸多层状化合物都已经开发出了优秀的应用,比如锂电池电极材料、超级电容器、电催化、超导和微机电系统等等,这些材料以石墨烯、氮化硼和二硫化物等材料居多。同时,层状化合物可以派生出很多衍生物,比如掺杂产物、插层产物和与其他材料的复合产物等等,同样可以在能源和电学领域具有出色的表现。许多层状化合物块材,本身性质并不突出,而一般通过剥层可以有效地加强其相应的物理性质。传统剥层方法局限于碱金属插层或碱金属有机复合插层,然后进一步超声剥离的形式。该种方法受限于超声所引起的层内断裂,会导致片状产物的面积较小。所以我们开发了一种新的,不依赖于超声的剥层方法成功实现了层状化合物的剥层。此外,我们以氧化石墨烯和纳米硫化物TiS2为前驱,构建了一种以TiO2为电化学活性物质,石墨烯为增强性质载体的,新型电催化复合材料。该材料的表现远远超过现有所有的Ti02基电催化材料的效果,并且已经达到了大部分现有关于电催化析氧的前沿研究水平。本文的主要内容包含三个部分:1.介绍层状材料的研究历史和现状,概括介绍层状材料在各个领域的应用,不同...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－?２?（ａ）层状过渡金属二硫化物的典型结构，包括２Ｈ、ＩＴ和ＩＴ’
烯还有化学掺杂，这些都取得过一定的成果，在一些案例中，曾达到过２００ｍｅＶ??的带隙［４９－５１］。??因此，二硫化物所存在的带隙一直是发展二硫化物强有力的推动力。像图１－??２ｂ中展示的，二维过渡金属二硫化物的带隙一般都很宽，根据材料的不同，其范??围可以从可见光延伸到红外能量波段［５２］。大部分二硫化物单层都具有直接带隙，??而除了?ＧａＳｅ和ＲｅＳ２，其他二硫化物块材都是间接带隙［５３－５４］。例如，单层Ｍ０Ｓ２??（１．８ｅＶ）、ＭｏＳｅ２?（１．５ｅＶ）、２Ｈ－ＭｏＴｅ２?（?ｌ．ｌｅＶ）、ＷＳ２?（２．１ｅＶ）还有?ＷＳｅ２?（?１．７ｅＶ）??都是直接带隙，而块材都是具有很小能量的非直接带隙。大部分ＭＸ２材料具有??金属相和半导体相［５５］。ＭＸ２材料室温下的稳定相是２Ｈ相，而１Ｔ相可以通过??Ｌｉ插层［５６］或电子束辐射［５７］获得。化学剥离的１Ｔ相Ｍ〇Ｓ２的电导率是半导体２Ｈ??相的１０７倍［５８］。对于ＷＴｅ２，其１Ｔ或１Ｔ’相在室温下比２Ｈ相更稳定［５９］。２Ｈ和??１Ｔ’相ＭｏＴｅ２可以很容易发生相互转换，因为这两种结构的能量差非常小。除此??之外
经过了一些年的研宄和发展，得到了具有优秀表现的Ｍ〇Ｓ２二维薄膜传感器。??这些薄膜传感器在室温下具有区别于许多过渡金属硫化物的高开关电流比率和??电流饱和度。尤其是，电子迁移率为－ＳＯｃｒ＾Ｖ＾ｓ－１，电流密度达到？２５〇ｎＡ４ｉｍ，??这对于更需要这些性质的薄膜传感器来说是非常重要的。在一个通道长度为??０．５ｎｍ的柔性塑料衬底上，截止频率超过５ＧＨｚ。首先，这对于相对较低迁移率??的Ｍ〇Ｓ２来说非常出乎意料，然而如果要达到最大操作频率的话，需要很高的场??来实现，输运能力是由在亚微米长度的通道上，饱和速度决定的［８０］。除此之外，??柔性单层ＭｏＳ２薄膜传感器能够承受高达１０００次的机械弯折。总的来说，融合??了高开关比率、饱和速度还有力学强度，这些使得Ｍ〇Ｓ２２有相关的过渡金属二??硫化物对于低功率的先进柔性器件和可穿戴设备的薄膜传感器的设计，具有很大??的吸引力。因此，利用化学气相沉积合成的单层Ｍ〇Ｓ２作为接受信号的检波器和??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li4Ti5O12负极材料合成研究进展[J]. 王忠勤,李肖雅,伊廷锋,岳彩波,诸荣孙. 电池工业. 2012(03)
[2]二硫化钛作为锂离子电池负极材料的特性[J]. 陈仕玉,王兆翔,房向鹏,赵海雷,刘效疆,陈立泉. 物理化学学报. 2011(01)
本文编号：3256816
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－?２?（ａ）层状过渡金属二硫化物的典型结构，包括２Ｈ、ＩＴ和ＩＴ’
烯还有化学掺杂，这些都取得过一定的成果，在一些案例中，曾达到过２００ｍｅＶ??的带隙［４９－５１］。??因此，二硫化物所存在的带隙一直是发展二硫化物强有力的推动力。像图１－??２ｂ中展示的，二维过渡金属二硫化物的带隙一般都很宽，根据材料的不同，其范??围可以从可见光延伸到红外能量波段［５２］。大部分二硫化物单层都具有直接带隙，??而除了?ＧａＳｅ和ＲｅＳ２，其他二硫化物块材都是间接带隙［５３－５４］。例如，单层Ｍ０Ｓ２??（１．８ｅＶ）、ＭｏＳｅ２?（１．５ｅＶ）、２Ｈ－ＭｏＴｅ２?（?ｌ．ｌｅＶ）、ＷＳ２?（２．１ｅＶ）还有?ＷＳｅ２?（?１．７ｅＶ）??都是直接带隙，而块材都是具有很小能量的非直接带隙。大部分ＭＸ２材料具有??金属相和半导体相［５５］。ＭＸ２材料室温下的稳定相是２Ｈ相，而１Ｔ相可以通过??Ｌｉ插层［５６］或电子束辐射［５７］获得。化学剥离的１Ｔ相Ｍ〇Ｓ２的电导率是半导体２Ｈ??相的１０７倍［５８］。对于ＷＴｅ２，其１Ｔ或１Ｔ’相在室温下比２Ｈ相更稳定［５９］。２Ｈ和??１Ｔ’相ＭｏＴｅ２可以很容易发生相互转换，因为这两种结构的能量差非常小。除此??之外
经过了一些年的研宄和发展，得到了具有优秀表现的Ｍ〇Ｓ２二维薄膜传感器。??这些薄膜传感器在室温下具有区别于许多过渡金属硫化物的高开关电流比率和??电流饱和度。尤其是，电子迁移率为－ＳＯｃｒ＾Ｖ＾ｓ－１，电流密度达到？２５〇ｎＡ４ｉｍ，??这对于更需要这些性质的薄膜传感器来说是非常重要的。在一个通道长度为??０．５ｎｍ的柔性塑料衬底上，截止频率超过５ＧＨｚ。首先，这对于相对较低迁移率??的Ｍ〇Ｓ２来说非常出乎意料，然而如果要达到最大操作频率的话，需要很高的场??来实现，输运能力是由在亚微米长度的通道上，饱和速度决定的［８０］。除此之外，??柔性单层ＭｏＳ２薄膜传感器能够承受高达１０００次的机械弯折。总的来说，融合??了高开关比率、饱和速度还有力学强度，这些使得Ｍ〇Ｓ２２有相关的过渡金属二??硫化物对于低功率的先进柔性器件和可穿戴设备的薄膜传感器的设计，具有很大??的吸引力。因此，利用化学气相沉积合成的单层Ｍ〇Ｓ２作为接受信号的检波器和??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li4Ti5O12负极材料合成研究进展[J]. 王忠勤,李肖雅,伊廷锋,岳彩波,诸荣孙. 电池工业. 2012(03)
[2]二硫化钛作为锂离子电池负极材料的特性[J]. 陈仕玉,王兆翔,房向鹏,赵海雷,刘效疆,陈立泉. 物理化学学报. 2011(01)
本文编号：3256816
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