超临界CO 2 辅助石墨烯和石墨烯/二硫化钼异质结的制备及其应用研究

发布时间：2023-10-29 20:34

　　二维层状材料,因其具有不可预知的优异性能,在微电子、能量转换、材料科学和生物医用领域有着广泛的应用价值。如何大规模地制备高质量、无缺陷和具有溶液可加工性的二维层状材料是目前物理化学领域最具有挑战的课题之一。目前石墨烯的规模化制备主要依赖于超声的方法,这种方法效率较低,使用的有机溶剂毒性较大,制备的石墨烯因缺陷较多严重影响了石墨烯的电导率和后期的应用。超临界二氧化碳由于其具有高的渗透力和较低的表面张力,已经被应用于层状材料的制备及其功能化研究。研究表明,在超临界二氧化碳、水、表面活性剂构成的乳液环境中,通过调节表面活性剂的浓度,二氧化碳的压力,温度等影响因素,可以实现表面活性剂相行为的可控转变,使得超临界二氧化碳成为剥离石墨烯的有效媒介。本文通过超临界二氧化碳构筑的乳液微环境,在表面活性剂由正向胶束转变成反向胶束的同时,在水相条件下一步法成功制备了单层及少层石墨烯,同时制备出的石墨烯极大程度上保持了结构的完整性,其电学性能优异。并且,利用超临界流体与片层材料之间的吸附力不同等性质,我们在液相中实现了二维层状石墨烯/二硫化钼异质结的制备,并且将其应用于光电流响应。主要研究内容如下：(1)在...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 课题研究背景及意义
    1.1 石墨烯的发现与结构
    1.2 石墨烯的制备现状
        1.2.1 自上而下的剥离方法
        1.2.2 自下而上的制备方法
    1.3 MoS₂及其异质结的研究进展
        1.3.1 MoS₂的研究进展
        1.3.2 石墨烯/二硫化钼层状异质结的研究
    1.4 超临界流体
        1.4.1 超临界流体的性质
        1.4.2 超临界二氧化碳剥离层状材料
        1.4.3 超临界二氧化碳制备异质结
    1.5 课题的选题意义和研究内容
第二章 超临界二氧化碳诱导反向胶束乳液微环境制备石墨烯的研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂及仪器
        2.2.1 主要试剂及原料
        2.2.2 主要实验仪器
    2.3 实验过程
        2.3.1 石墨烯纳米片层的制备
        2.3.2 样品的表征
        2.3.3 SC CO₂/PVP/H₂O体系的乳液相行为研究
        2.3.4 石墨烯导电纸的制备及在超级电容器中的应用
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 制备的石墨烯片层的形貌和结构分析
        2.4.2 在CO₂/PVP/H₂O体系中剥离石墨烯的机理
        2.4.3 表面活性剂及其浓度、溶液组成、初始粉末浓度和离心速率对石墨烯剥离的影响
        2.4.4 石墨烯基导电纸和复合纤维在超级电容器中的应用
    2.5 小结
第三章 超临界CO₂辅助制备2H-/1T-MoS₂/graphene多相异质结及其光电流响应
    3.1 引言
    3.2 实验试剂及仪器
        3.2.1 主要试剂及原料
        3.2.2 主要实验仪器
    3.3 实验过程
        3.3.1 石墨烯和二硫化钼片层的制备
        3.3.2 2H-/1T-MoS₂/graphene多相异质结的制备
        3.3.3 样品的表征
        3.3.4 制备的2H-/1T-MoS₂/graphene多相异质结的光电化学测试(PEC)
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 制备的多相异质结的形貌与结构分析
        3.4.2 制备的多相异质结的机理探究
        3.4.3 制备的多相异质结的光电流响应分析
    3.5 小结
第四章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历及硕士期间公开发表的论文
    个人简历
    硕士期间发表的论文及专利



本文编号：3858821