黑磷的合成及其掺杂磁性

发布时间：2025-03-18 22:52

　　近年来,崛起的二维层状材料引起了越来越多的学者关注,如石墨烯、过渡金属硫化物、氮化硼和硅烯等。由于石墨烯的零带隙,过渡金属硫化物的载流子迁移率较低,空气中硅烯极不稳定等限制了其在半导体、电子等实际领域的应用,寻找有合适带隙且高载流子迁移率的二维层状材料便显得十分重要。黑磷是一种新型的、具有直接带隙的二维层状材料,且带隙随着层数的变化而变化,又有较高的载流子迁移率,可克服石墨烯的零带隙、过渡金属硫化物载流子迁移率较低的不足,有望成为良好的半导体材料。黑磷在储能、催化、光电子、生物医药和气体传感器等领域具有很好的应用前景,但市场价格高,制备难度大,这限制了其进一步的发展。本论文从黑磷的制备出发,开发了以红磷为原料的一种无毒、稳定、可重复的高压制备方法,在此基础上制备了黑磷纳米线和过渡金属掺杂的黑磷,分别研究了它们的磁性、磁输运和气敏等特性。主要的研究内容如下:1)高压制备黑磷方法的提出。采用市场价格便宜的无毒、稳定的红磷来代替原来价格高昂的有毒、易燃的白磷,利用高效、稳定、高转化率的高压法制备了块体黑磷,研究了红磷转化为黑磷的转化率与温度、压强和反应时间之间的关系。实验结果发现,当T≥600...

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【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二维材料的兴起
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 类石墨烯
    1.3 黑磷
        1.3.1 黑磷的概述
        1.3.2 黑磷的结构
        1.3.3 黑磷的性质
        1.3.4 黑磷的制备
        1.3.5 黑磷的应用
    1.4 二维材料的磁性
        1.4.1 磁性简介
        1.4.2 二维材料的铁磁性
        1.4.3 黑磷的铁磁性
    1.5 本论文的出发点和创新点
        1.5.1 本论文的出发点
        1.5.2 本论文的创新点
第二章 实验设备与表征测试方法
    2.1 主要原材料及仪器设备
        2.1.1 主要的化学试剂及原料
        2.1.2 主要实验设备及仪器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X-射线衍射
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 透射电子显微镜
        2.2.4 拉逆光谱
        2.2.5 磁性测量
        2.2.6 气敏测量
第三章 黑磷的制备及转化率研究
    3.1 引言
    3.2 黑磷的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 参数对转化率的影响
        3.3.4 黑磷的合成机制
    3.4 本章小结
第四章 黑磷的磁电阻和霍尔效应研究
    4.1 引言
    4.2 黑磷的磁输运特性
        4.2.1 磁电阻
        4.2.2 霍尔效应
        4.2.3 磁电阻交叉现象的解释
    4.3 本章小结
第五章 黑磷纳米线的合成及其气敏特性研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 AAO模板的制备
        5.2.2 黑磷纳米线的制备
        5.2.3 参数对黑磷纳米线制备的影响
    5.3 黑磷纳米线的性能研究
        5.3.1 结构分析
        5.3.2 形貌分析
        5.3.3 气敏特性
    5.4 本章小结
第六章 过渡金属掺杂黑磷的磁特性研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 过渡金属磷化物制备
        6.2.2 过渡金属掺杂黑磷制备
    6.3 过渡金属掺杂黑磷的特性研究
        6.3.1 XRD分析
        6.3.2 Raman分析
        6.3.3 形貌分析
        6.3.4 磁输运特性
        6.3.5 磁性来源解释
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文目录
致谢



本文编号：4036295