金属性过渡金属硫化物的可控制备和电催化应用
发布时间：2021-10-25 10:11
金属性过渡金属硫属化合物（MTMDCs）由于其独特的物理化学性质,如电荷密度波相变和超导等,以及其在微纳电子和能源等相关领域的潜在应用引起了学者们的广泛关注。例如,MTMDCs纳米片可以用于制作电子振荡器、阻变存储器等电子器件;此外,MTMDCs还具有优异的电催化析氢性能,有望替代传统的贵金属催化剂。然而,现有制备方法获得的纳米片依然存在厚度尺寸不均匀等问题,无法满足实际应用的需求。本论文就是围绕解决高质量的MTMDCs纳米片的可控制备和其电催化析氢应用探索而展开,进行了系统的研究,具体内容如下:（1）利用常压CVD生长方法,选用微米级NaCl晶体作为生长模板,实现了厚度和畴区尺寸均匀的TaS2纳米片粉体的批量制备;这种合成方法与简单的水溶解过滤技术兼容,可以获得高纯度洁净的TaS2纳米片粉体;实验和理论计算相结合阐明了 TaS2纳米片在NaCl晶体上的生长机制;通过电化学测试,证明所制备的TaS2纳米片粉体可以作为高效的电催化剂应用于电催化析氢。（2）通过进一步地优化参数,将NaCl模板法扩展到了其他MTMDCs纳米片粉体的制备,实现了高质量NbS2和V5S8纳米片粉体的批量制备;同...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．２?（ａ）?ＴＭＤＣｓ的晶体结构示意图【２２］，（ｂ）?ＴＭＤＣｓ材料的１Ｔ、２Ｈ和３Ｒ三种相态??的结构示意图０１，（ｃ）不同ＴＭＤＣｓ材料的电学特性总结??２．２．２金属性过渡金属硫属化合物的电荷密度波相变??电荷密度波（ＣＤＷ）是一种有趣的聚集电子态，具有周期性的电子密度??－
?北京科技大学博士学位论文???的ＣＤＷ相转变，发现这类相转变表现为与温度有关的电阻突变（图２．３?（ｄ））??［２７］。??ａ?，?ｃ?ｄ??Ｃｏｄｉｎｇ?Ｗａｎｍｉｒ＾?你＂＼￣Ｔ??甚＿：、、??Ｍ燃键１，??ｆｖＨＡＫＫＡ；??｜／｜２０?ｎｍ?＾Ｔｈｔｃｋ?＿?．．．?．?ｉ?＿?＾?＾＂??８０?１２０?２４０?３６０?８０?１２０?２４０?３６０?〇?ｉ〇〇?２００?３００??Ｒａｍａｎ?ｓｈｉｆｔ?（ａｎ－１）?ｔ＜Ｋ）??图２．３?（ａ）单层ｌＴ－ＴａＳ２的ＣＣＤＷ相结构示意图［３１】，（ｂ）?ｌＴ－ＴａＳ２在２９５?Ｋ和１００Ｋ温??度下的ＴＥＭ衍射图像間，（Ｃ）２Ｈ－ＴａＳ２的温度依赖的拉曼光谱ｆ３３ｌ?（ｄ）不同厚度］Ｔ－ＴａＳ２??的随温度变化的ＣＤＷ相变＾??２．２．３金属性过渡金属硫属化合物的超导特性??寻找具有高转变温度的超导材料是物理和材料科学领域中最引人关注和??最具挑战性的问题之一。此外，二维极限的超导性是一个长期存在的问题。??最近，这种奇异的物理特性己经在二维ＭＴＭＤＣ?（如ＮｂＳｅ２［３４，３５】，ＴａＳ２［３６］，??丁说２【３７］等）中发现。Ｇａｌｖｉｓ等人对机械剥离的２Ｈ－ＴａＳ２纳米片进行表征，其??完美的蜂窝状结构表明２Ｈ－ＴａＳ２具有极高的晶体质量（图２．４?（ａ））?［３８］。同时，??温度依赖的电导测试结果清晰地揭示在温度低于２．８?Ｋ时，２Ｈ－ＴａＳ２出现超导??特性，超导能隙为０．６?ｍｅＶ?（图２．４?（ｂ））。Ｂａｒｒｅｒａ等人通过构建多端输运器??件来探究不同厚度ＴａＳ２和ＮｂＳｅ２纳米片的超导特性（图２．４?（ｃ）
?金属性过渡金属硫化物的可控制备和电催化应用???ａ?ｂ??，＊＇?－?－?＾?Ｂｉａ＊?ｖｏｔｔａｇｔ?（ｍＶ）??〇８Ｍｆｉ?／?／－８Ｐｉｒ７＂??Ｃｔｆ?０．６?？?２Ｈ?ＮｂＳｅ２?｜?ｊ?０．６＊?２Ｈ－ＴａＳ２?Ｉ??＾?０．４－?Ｉｆ?＾?０．４．?３１?／??２Ｌｔ?ＳＬ?／??０．２．?１／?０．２?■?ｆ??０．０?Ｊ—，?ｒ—０．０??ｒ－＇?－ＭＡ￣．???３?４?５?６?０?１?２?３?４??７－（Ｋ）?Ｔ［Ｋ）??图２．４?（ａ）?２Ｈ－ＴａＳ２的原子分辨的ＳＴＭ图像［３８］，?（ｂ）?２Ｈ－ＴａＳ２样品的温度依赖的ＳＴＳ扫??描结果［３８］，?（ｃ）?ＮｂＳｅ２的温度依赖的电阻转变［３９】，（ｄ）?ＴａＳ２的温度依赖的电阻转变［３９丨??２．３金属性过渡金属硫属化合物的制备方法??２．３．１机械剥离法和碱金属插层化学剥离法??机械剥离法是制备包括ＴＭＤＣｓ在内的二维纳米材料最为直接和简单的??技术。将体相的层状材料放到透明胶带上，反复撕裂，在胶带的粘性作用下，??二维原子晶体逐渐变薄，并分散到胶带上。将粘有二维原子晶体的胶带贴到??目标基底上，然后揭开胶带，便能在目标基底上获得单层到少层的样品。图??２．５?（ａ）显示了利用机械剥离的方法获得的双层ＮｂＳｅ２［４１】。需要指出的是，机??械剥离方法操作简单方便，所获得的样品晶体质量很高，适用于各种基础结??构表征、光谱研究以及各种电子和光电原型器件的构建。然而机械剥离方法??也存在各种局限性。例如，这种制备方法制备效率低下，不具备可扩展性，??所获得样品的层厚和均匀性不可控，畴区尺寸小，胶带与基底之间有高分
本文编号：3457186
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．２?（ａ）?ＴＭＤＣｓ的晶体结构示意图【２２］，（ｂ）?ＴＭＤＣｓ材料的１Ｔ、２Ｈ和３Ｒ三种相态??的结构示意图０１，（ｃ）不同ＴＭＤＣｓ材料的电学特性总结??２．２．２金属性过渡金属硫属化合物的电荷密度波相变??电荷密度波（ＣＤＷ）是一种有趣的聚集电子态，具有周期性的电子密度??－
?北京科技大学博士学位论文???的ＣＤＷ相转变，发现这类相转变表现为与温度有关的电阻突变（图２．３?（ｄ））??［２７］。??ａ?，?ｃ?ｄ??Ｃｏｄｉｎｇ?Ｗａｎｍｉｒ＾?你＂＼￣Ｔ??甚＿：、、??Ｍ燃键１，??ｆｖＨＡＫＫＡ；??｜／｜２０?ｎｍ?＾Ｔｈｔｃｋ?＿?．．．?．?ｉ?＿?＾?＾＂??８０?１２０?２４０?３６０?８０?１２０?２４０?３６０?〇?ｉ〇〇?２００?３００??Ｒａｍａｎ?ｓｈｉｆｔ?（ａｎ－１）?ｔ＜Ｋ）??图２．３?（ａ）单层ｌＴ－ＴａＳ２的ＣＣＤＷ相结构示意图［３１】，（ｂ）?ｌＴ－ＴａＳ２在２９５?Ｋ和１００Ｋ温??度下的ＴＥＭ衍射图像間，（Ｃ）２Ｈ－ＴａＳ２的温度依赖的拉曼光谱ｆ３３ｌ?（ｄ）不同厚度］Ｔ－ＴａＳ２??的随温度变化的ＣＤＷ相变＾??２．２．３金属性过渡金属硫属化合物的超导特性??寻找具有高转变温度的超导材料是物理和材料科学领域中最引人关注和??最具挑战性的问题之一。此外，二维极限的超导性是一个长期存在的问题。??最近，这种奇异的物理特性己经在二维ＭＴＭＤＣ?（如ＮｂＳｅ２［３４，３５】，ＴａＳ２［３６］，??丁说２【３７］等）中发现。Ｇａｌｖｉｓ等人对机械剥离的２Ｈ－ＴａＳ２纳米片进行表征，其??完美的蜂窝状结构表明２Ｈ－ＴａＳ２具有极高的晶体质量（图２．４?（ａ））?［３８］。同时，??温度依赖的电导测试结果清晰地揭示在温度低于２．８?Ｋ时，２Ｈ－ＴａＳ２出现超导??特性，超导能隙为０．６?ｍｅＶ?（图２．４?（ｂ））。Ｂａｒｒｅｒａ等人通过构建多端输运器??件来探究不同厚度ＴａＳ２和ＮｂＳｅ２纳米片的超导特性（图２．４?（ｃ）
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