金属纳米Ge的高效制备与性能研究
发布时间：2020-12-02 11:54
在现代科技和半导体工业中,Ge材料是重要的半导体材料,被广泛地应用在晶体管、光纤和红外光学器件之中。在许多研究中,纳米化之后的Ge材料,在光电、催化、生物等领域具有优异的性能和广阔的应用前景。在Li离子电池领域,Ge具有极高的理论容量,在所有材料中仅次于Si,约为1600 mAh·g-1,比商业应用的碳材料的理论容量372 mAh·g-1高出许多,因此在负极材料的研究中受到了广泛的关注。同时,Ge具有高的电导率和Li离子扩散系数,十分适用于高倍率动力电池的负极材料。在对Li离子电池的性能和产品供应有着巨大需求的今天,Ge材料具有极高的商业应用潜力。在Ge作为Li离子电池负极的研究中,以Ge纳米颗粒（0D）、Ge纳米线（1D）、Ge纳米薄膜（2D）和纳米多孔Ge（3D）为代表的纳米Ge材料表现出极好的容量和循环稳定性。然而,尽管已经提出了各种各样的纳米Ge材料的制备方法,纳米Ge材料的大量制备依然是一个严峻的课题。总结现有文献中的制备方法,可以大致将纳米Ge的制备方法分为两类:（1）物理法:以Ge单质为Ge源;（2）化学法:以Ge化合物为Ge源。物理法中,需要用到许多大型设备和工艺,十分...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｇｅ材料的应用及全球Ｇｅ消费情况（２０１５年），数据来源：美国地质调查局??２??
?山东大学硕士学位论文???ＧｅＣＵ为前驱体制备得到了?Ｇｅ纳米晶，并在Ｇｅ纳米晶表面引入不同的有机官能??团，实现化学钝化以调节Ｇｅ纳米晶的带隙，使Ｇｅ纳米晶上在红外波长的范围??内实现了光致发光性能的可调。??１．５?Ｐ?Ｉ?ｂ）?ｒａｄｉｕｓ??ｆ?＾％＾＊＊＊＊＊＊?／?＼?￣２５ｎｍ?Ａ??ｆ?＾ｒ＊＊＾＊＊＊＊＊＊＊＊?ｆ＼?—???！－－＾ｙｒ／?＾１！??１２１７?，２１８?１２，９?１２２０?１２２，?，２２２?＾一‘?‘??Ｐｈｏｔｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?［ｅＶ］?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?＜ｎｍ）??Ｐｈｏｔｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）??（Ｊ）?３．０?２．０?１．０??４?穹：、＼??Ｉ：：；／／?ＰＬＱＹ＝ｌＫＶ?＞?＜?＃?＾??ｚ?００?Ｋ－?■?■?■?？??９００?１０００?１１００?１２００?１３００?１４００?１５００?Ｖ，＿??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?＜〇〇?ｅｏｏ?ｅｏｏ?１０００１２００１４〇〇（６〇〇１８〇〇?２０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１－２?Ｇｅ纳米晶在光致发光领域的研究。（ａ）?Ｇｅ纳米晶和块体Ｇｅ的Ｘ射线吸??收光谱［｜７］；?（ｂ）３２５?ｎｍ激光下激发的不同Ｇｅ纳米晶标准ＰＬ光谱［１８］；?（ｃ）室温??下８０８ｎｍ激光激发的不同Ｇｅ纳米晶标准ＰＬ光谱［｜９］；⑷不同尺寸Ｇｅ纳米晶??的吸收光谱和ＰＬ光谱ｔ１６］。??对Ｇｅ纳米晶的光致发光性能的大量研宄表明，纳米Ｇｅ材料在光电器件上??具有极高的应用价值Ｐ？２３］。??４??
山东大学硕士学位论文??１．２．２纳米Ｇｅ与催化??除了研宄Ｇｅ材料纳米化后所带来的量子限域效应等纳米效应，在催化领域，??研宄者们也发现了纳米Ｇｅ材料的独特应用。??许多纳米晶都被发现具有催化生长碳纳米管（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏ－ｔｕｂｅ，ＣＮＴ）的能??力，Ｇｅ纳米晶就是其中之一［２４１。ＤａｉｓｕｋｅＴａｋａｇｉ等人［２５］使用在ＳｉＣ衬底上沉积??的Ｓｉ、ＳｉＣ和Ｇｅ纳米晶作为催化剂，生长出了双壁结构的碳纳米管，证明了半??导体材料的纳米晶也可以催化生长碳纳米管。除了催化碳纳米管生长外，Ｊｉｍ?Ｌｉｕ??等人Ｐｉ使用制备出的Ｇｅ纳米颗粒实现了对氯代芳香族化合物和有机染料等有机??分子的快速降解，以及对重金属铬（Ｃｒ（ｌＶ））离子的还原。??一命??Ｖ??图１－３非晶纳米〇６颗粒在卩＾１＝１１的环境下与１６１１１８＾的２，５－二氣苯酚??反应的脱氣机理??１．２．３纳米Ｇｅ与生物医用??Ｇｅ材料和有机Ｇｅ化合物在医药领域的应用，很大程度上得益于Ｇｅ材料的??无毒性。当Ｇｅ材料纳米化之后，同样具有生物无毒性和良好的生物相容性，很??多研究指出，在生物成像和医用材料领域，纳米Ｇｅ材料具有很大的应用潜力［２７Ｌ??Ｔｉｍｏｔｈｙ?Ｎ．?Ｌａｍｂｅｒｔ等人［２８】制备了二硝基苯基官能化的、尺寸在３－５?ｎｍ的??Ｇｅ纳米晶，在使用羧基荧光素标记后，Ｇｅ纳米晶与肥大细胞ＲＢＬ－２Ｈ３表面的??免疫球蛋白Ｅ抗体发生了交联。Ｓｕｊａｙ?Ｐｒａｂａｋａｒ等人报道了?Ｇｅ量子点的细胞??毒性是相对无毒的，并且通过对ＨｅｐＧ２细胞成像，证明了?Ｇｅ纳米晶作为光学生??物探针的应用。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘结剂对形貌各异的石墨负极电化学性能的影响（英文）[J]. Rahim Shah,Naveed Alam,Amir A.Razzaq,杨成,陈宇杰,胡加鹏,赵晓辉,彭扬,邓昭. 物理化学学报. 2019(12)
[2]极性聚合物粘结剂的结构和物性对锂离子电池的影响[J]. 郭容男,韩伟强. 无机材料学报. 2019(10)
[3]锂离子电池用新型粘结剂研究进展[J]. 邵丹,王媛,唐贤文,常毅. 化工新型材料. 2018(11)
[4]机械球磨技术在材料制备中的应用[J]. 张桂银,查五生,陈秀丽,严峻. 粉末冶金技术. 2018(04)
[5]锂离子电池基础科学问题(ⅫⅠ)——电化学测量方法[J]. 凌仕刚,吴娇杨,张舒,高健,王少飞,李泓. 储能科学与技术. 2015(01)
[6]金属间化合物结构材料研究现状与发展[J]. 陈国良. 材料导报. 2000(09)
博士论文
[1]硼和磷掺杂的硅和锗纳米晶体的制备及应用[D]. 高煜.浙江大学 2016
硕士论文
[1]机械球磨法制备石墨烯量子点及其在超级电容器中的应用[D]. 刘宁.郑州大学 2017
本文编号：2895261
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｇｅ材料的应用及全球Ｇｅ消费情况（２０１５年），数据来源：美国地质调查局??２??
?山东大学硕士学位论文???ＧｅＣＵ为前驱体制备得到了?Ｇｅ纳米晶，并在Ｇｅ纳米晶表面引入不同的有机官能??团，实现化学钝化以调节Ｇｅ纳米晶的带隙，使Ｇｅ纳米晶上在红外波长的范围??内实现了光致发光性能的可调。??１．５?Ｐ?Ｉ?ｂ）?ｒａｄｉｕｓ??ｆ?＾％＾＊＊＊＊＊＊?／?＼?￣２５ｎｍ?Ａ??ｆ?＾ｒ＊＊＾＊＊＊＊＊＊＊＊?ｆ＼?—???！－－＾ｙｒ／?＾１！??１２１７?，２１８?１２，９?１２２０?１２２，?，２２２?＾一‘?‘??Ｐｈｏｔｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?［ｅＶ］?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?＜ｎｍ）??Ｐｈｏｔｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）??（Ｊ）?３．０?２．０?１．０??４?穹：、＼??Ｉ：：；／／?ＰＬＱＹ＝ｌＫＶ?＞?＜?＃?＾??ｚ?００?Ｋ－?■?■?■?？??９００?１０００?１１００?１２００?１３００?１４００?１５００?Ｖ，＿??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?＜〇〇?ｅｏｏ?ｅｏｏ?１０００１２００１４〇〇（６〇〇１８〇〇?２０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１－２?Ｇｅ纳米晶在光致发光领域的研究。（ａ）?Ｇｅ纳米晶和块体Ｇｅ的Ｘ射线吸??收光谱［｜７］；?（ｂ）３２５?ｎｍ激光下激发的不同Ｇｅ纳米晶标准ＰＬ光谱［１８］；?（ｃ）室温??下８０８ｎｍ激光激发的不同Ｇｅ纳米晶标准ＰＬ光谱［｜９］；⑷不同尺寸Ｇｅ纳米晶??的吸收光谱和ＰＬ光谱ｔ１６］。??对Ｇｅ纳米晶的光致发光性能的大量研宄表明，纳米Ｇｅ材料在光电器件上??具有极高的应用价值Ｐ？２３］。??４??
山东大学硕士学位论文??１．２．２纳米Ｇｅ与催化??除了研宄Ｇｅ材料纳米化后所带来的量子限域效应等纳米效应，在催化领域，??研宄者们也发现了纳米Ｇｅ材料的独特应用。??许多纳米晶都被发现具有催化生长碳纳米管（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏ－ｔｕｂｅ，ＣＮＴ）的能??力，Ｇｅ纳米晶就是其中之一［２４１。ＤａｉｓｕｋｅＴａｋａｇｉ等人［２５］使用在ＳｉＣ衬底上沉积??的Ｓｉ、ＳｉＣ和Ｇｅ纳米晶作为催化剂，生长出了双壁结构的碳纳米管，证明了半??导体材料的纳米晶也可以催化生长碳纳米管。除了催化碳纳米管生长外，Ｊｉｍ?Ｌｉｕ??等人Ｐｉ使用制备出的Ｇｅ纳米颗粒实现了对氯代芳香族化合物和有机染料等有机??分子的快速降解，以及对重金属铬（Ｃｒ（ｌＶ））离子的还原。??一命??Ｖ??图１－３非晶纳米〇６颗粒在卩＾１＝１１的环境下与１６１１１８＾的２，５－二氣苯酚??反应的脱氣机理??１．２．３纳米Ｇｅ与生物医用??Ｇｅ材料和有机Ｇｅ化合物在医药领域的应用，很大程度上得益于Ｇｅ材料的??无毒性。当Ｇｅ材料纳米化之后，同样具有生物无毒性和良好的生物相容性，很??多研究指出，在生物成像和医用材料领域，纳米Ｇｅ材料具有很大的应用潜力［２７Ｌ??Ｔｉｍｏｔｈｙ?Ｎ．?Ｌａｍｂｅｒｔ等人［２８】制备了二硝基苯基官能化的、尺寸在３－５?ｎｍ的??Ｇｅ纳米晶，在使用羧基荧光素标记后，Ｇｅ纳米晶与肥大细胞ＲＢＬ－２Ｈ３表面的??免疫球蛋白Ｅ抗体发生了交联。Ｓｕｊａｙ?Ｐｒａｂａｋａｒ等人报道了?Ｇｅ量子点的细胞??毒性是相对无毒的，并且通过对ＨｅｐＧ２细胞成像，证明了?Ｇｅ纳米晶作为光学生??物探针的应用。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘结剂对形貌各异的石墨负极电化学性能的影响（英文）[J]. Rahim Shah,Naveed Alam,Amir A.Razzaq,杨成,陈宇杰,胡加鹏,赵晓辉,彭扬,邓昭. 物理化学学报. 2019(12)
[2]极性聚合物粘结剂的结构和物性对锂离子电池的影响[J]. 郭容男,韩伟强. 无机材料学报. 2019(10)
[3]锂离子电池用新型粘结剂研究进展[J]. 邵丹,王媛,唐贤文,常毅. 化工新型材料. 2018(11)
[4]机械球磨技术在材料制备中的应用[J]. 张桂银,查五生,陈秀丽,严峻. 粉末冶金技术. 2018(04)
[5]锂离子电池基础科学问题(ⅫⅠ)——电化学测量方法[J]. 凌仕刚,吴娇杨,张舒,高健,王少飞,李泓. 储能科学与技术. 2015(01)
[6]金属间化合物结构材料研究现状与发展[J]. 陈国良. 材料导报. 2000(09)
博士论文
[1]硼和磷掺杂的硅和锗纳米晶体的制备及应用[D]. 高煜.浙江大学 2016
硕士论文
[1]机械球磨法制备石墨烯量子点及其在超级电容器中的应用[D]. 刘宁.郑州大学 2017
本文编号：2895261
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