溶液相剥离法制备大尺寸过渡金属硫属化合物纳米片及其相变研究

发布时间：2022-01-23 02:38

　　具有原子级厚度的二维过渡金属硫属化合物（TMD）纳米材料由于其丰富且独特的物理化学性质,受到广泛的关注和研究。为了实现其在电子器件和能源存储领域的实际应用以及批量生产,合成高质量且超大尺寸的二维TMD纳米材料成了目前面临的关键瓶颈问题。液相剥离长期以来被认为是有望实现低成本量产二维纳米材料的重要途径,但是当前广泛采用的剥离合成手段往往需要借助超声等强驱动力,而超声过程中高能量的气化中心在克服层间范德华力的同时也会破坏TMD材料的面内化学键,从而极大地限制了所得二维纳米材料的尺寸以及晶体质量。因此,如何通过液相剥离法合成兼具超大尺寸和高质量的二维纳米材料成了该领域的重要挑战。本论文以过渡金属硫属化合物（TMD）为研究对象,旨在以温和场驱动的条件下,实现以溶液相自上而下剥离策略制备超大尺寸和高质量的二维TMD纳米片。我们探究了宏观剥离效果（产率、尺寸、质量）与晶体微观结构（晶格应力、电子结构）之间的内在关系,揭示了剥离过程中关键因素的作用机理,发展了普适于多种TMD材料的溶液相剥离方法。为满足不同应用需求场景,我们进一步为二维材料的结构设计和可控制备提供了新思路与新方法。本论文针对具有能源... 

【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】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

采用胶带对撕的方式剥离HOPG获得单层石墨烯的过程.lel

?．．．?■■■■Ｈ?ＷＢｍ＾．?■??ＩＵ????－?＇?＾ｇｇ?Ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??图１．２采用胶带对撕的方式剥离ＨＯＰＧ获得单层石墨烯的过程。［１８］??事实上，传统的微机械剥离在科研领域中是一种非常重要的剥离手段，一直??被广泛用于剥离各种二维材料，但是由于它需要手动操作，产率较低，且不可控??因素较多，得到的纳米片厚度不均，因而常常需要后期对样品进行筛选，不适合??工业化批量生产。基于这些问题，Ｊａｙａｓｅｎａ等人开发了一种类似于车床加工的装??置用于剥离ＨＯＰＧ来高效制备石墨烯纳米片，显著提高微机械剥离的效率［２４］。??他们首先将ＨＯＰＧ样品削成椎体性质，然后嵌入环氧树脂模具中，然后用一个??非常尖锐的楔形金刚钻对ＨＯＰＧ进行剐蹭和解离。同时，他们还发现在楔形金??刚钻上加载一个高频率的振荡运动时，得到的石墨烯的质量越高，尺寸越小［２４］。??

Ｘ为Ｓｅ、Ｓ等硫属元素）。然后再后续通过水相中超声辅助实现ＴＭＤ纳??米片的剥离。Ｔｈｏｍａｓ?Ｅ．?Ｍａｌｌｏｕｋ等人开发了一种边缘锂插层的方法，成功将Ｍ０Ｓ２??剥离成具有三个晶胞层的纳米片，如图１．５所示。由于只是对材料进行边缘插层，??化合物的嵌锂量较低，Ｍ〇Ｓ２纳米片成功保持了母体的２Ｈ相结构。由此可见，??７??


本文编号：3603426