第六族过渡金属二硫族层状材料的合成和应用

发布时间：2017-07-15 13:16

  本文关键词：第六族过渡金属二硫族层状材料的合成和应用

  更多相关文章： 过渡金属二硫族化合物 二维材料 量子点 有机太阳电池 空穴传输层

【摘要】：由单层或几层原子构成的第六族过渡金属二硫族化合物是一种具有类石墨烯结构的的新型层状材料,这种材料表现出独特的电学、光学、催化等性能,可广泛应用于电子器件、能量存储、催化产氢等领域。由于量子点具有比表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子效应等特性,当第六族过渡金属二硫族化合物的尺寸继续减小至量子点时,可望表现出比表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子效应等特性。近年来,硫化钼和硫化钨(MoS2和WS2)量子点作为一种新型的量子点,因其独特的性能而成为材料研究新兴的热点。本文分别以单层WS2材料和MoSe2量子点为研究对象,旨在研究单层WS2材料作为有机太阳电池空穴传输层材料的效果和MoSe2量子点的制备及发光性能。第一章中,我们介绍了第六族过渡金属二硫族化合物二维材料及量子点的研究进展,主要包括制备方法和应用两个方面。第二章中,我们通过锂离子插层剥离的方法合成了尺寸在300～400nm的单层WS2纳米片,并探究了其在有机太阳电池器件上的应用。我们发现WS2薄膜在经过紫外臭氧处理后,电池器件的效率显著提高至8.37%,可以与经典的空穴传输材料PEDOT:PSS相媲美。我们利用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)、紫外光电子能谱(UPS)等对紫外臭氧处理前后WS2薄膜的相组成、化学成分、形貌和功函数等进行分析。结果表明,紫外臭氧处理过后,氧原子能填充硫化钨因锂插层剥离而产生的硫空位,减少它的缺陷,并且形成了一定量的钨的氧化物,从而提高硫化钨的电学性能。第三章中,我们通过液相超声剥离法一步合成了尺寸均匀、分散性良好的MoSe2量子点。并通过控制实验条件,如溶剂、超声功率等参数,得到了尺寸可控的MoSe2量子点。我们进一步研究了MoSe2量子点的发光性能及机理,以及表面活性剂、尺寸、溶剂等因素对其发光的影响。结果表明我们制备的量子点同时具有紫外光波段和可见光波段的两个发射峰,分别来源于本征态和表面缺陷态。当MoSe2量子点尺寸减小时,可见光波段发射峰强度和紫外光波段发射峰强度的比值在增加,可见光波段的荧光寿命也相应增加,我们认为这主要是量子点尺寸减小时,比表面积增加,位于量子点表面的缺陷会更多。从而电子被缺陷俘获的时间越长。第四章我们对本论文进行总结。
【关键词】：过渡金属二硫族化合物 二维材料 量子点 有机太阳电池 空穴传输层
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ125;TM914.4
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 第六族过渡金属二硫族层状化合物12-21
• 1.1.1 第六族过渡金属二硫族层状化合物概述12-14
• 1.1.2 过渡金属二硫族层状化合物制备方法14-18
• 1.1.3 第六族过渡金属二硫族层状材料的应用18-21
• 1.2 第六族过渡金属二硫族化合物量子点21-28
• 1.2.1 第六族过渡金属二硫族化合物量子点制备方法22-27
• 1.2.2 第六族过渡金属二硫族化合物量子点的应用27-28
• 1.3 课题的意义和提出28-30
• 第二章 单层WS_2纳米片的制备及在有机太阳电池上的应用30-42
• 2.1 实验部分30-32
• 2.1.1 实验原料30-31
• 2.1.2 单层WS_2纳米片的制备和表征31
• 2.1.3 有机太阳电池器件的制备及表征31-32
• 2.2 结果与讨论32-39
• 2.2.1 二维WS_2纳米片的制备和表征32-35
• 2.2.2 基于二维WS_2纳米片的有机太阳电池器件的制备和性能35-37
• 2.2.3 氧掺杂WS_2纳米片影响有机太阳电池器件性能探究37-39
• 2.3 本章小结39-42
• 第三章 MoSe_2量子点的制备及PL荧光性能探究42-70
• 3.1 实验部分43-44
• 3.1.1 实验原料43
• 3.1.2 MoSe_2量子点的制备43
• 3.1.3 MoSe_2量子点的表征43-44
• 3.2 MoSe_2量子点形貌表征及影响因素探究44-53
• 3.2.1 MoSe_2量子点的结构和形貌表征44-46
• 3.2.2 MoSe_2量子点形貌的影响因素46-53
• 3.3 MoSe_2量子点发光性能的表征及机理分析53-58
• 3.3.1 MoSe_2量子点发光性能表征53-55
• 3.3.2 MoSe_2量子点发光机理探析55-58
• 3.4 MoSe_2量子点发光的影响因素探析58-67
• 3.4.1 表面活性剂修饰对MoSe_2量子点发光的影响58-60
• 3.4.2 MoSe_2量子点尺寸大小对发光的影响60-63
• 3.4.3 溶剂对MoSe_2量子点发光的影响63-67
• 3.5 本章小结67-70
• 第四章 主要结论和创新点70-72
• 主要结论70-71
• 创新点71-72
• 参考文献72-82
• 作者简历以及在学校期间所取得科研成果82

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