發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 14:39

【摘要】：近年來,二維納米材料由于獨(dú)特的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)得到了人們的關(guān)注。人們最為熟知的二維納米材料是石墨烯。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,人們對石墨烯的研究熱情居高不下。石墨烯結(jié)構(gòu)很特殊,具有很高的電導(dǎo)率,在電子和光電子器件領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。石墨烯有著獨(dú)特的六元環(huán)結(jié)構(gòu),當(dāng)受到外力時(shí),六元環(huán)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生彎曲變形適應(yīng)這種改變以保持穩(wěn)定,這種獨(dú)特的適應(yīng)性使石墨烯擁有很好的穩(wěn)定性。除了石墨烯,人們對其他二維納米材料如二硫化鉬的研究也逐漸增多。二硫化鉬(MoS_2)是一個(gè)Mo原子夾在兩個(gè)S原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成的三棱柱晶體,其能帶間隙與其層數(shù)有直接的關(guān)系,具有很高的電子遷移率,在柔性晶體管領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。二維納米材料的優(yōu)異性質(zhì)是建立在其擁有較少的層數(shù)上的基礎(chǔ)上的。因此,如何制備層數(shù)少、性質(zhì)好的二維納米材料是一個(gè)亟待解決的問題。目前,二維納米材料制備的主要面臨的是產(chǎn)量低、缺陷大、層數(shù)較多和有機(jī)溶劑難以去除等問題。針對以上問題,本文采用超臨界流體剝離法制備納米二維材料。主要研究內(nèi)容包括用剪切輔助超臨界剝離法制備少層二硫化鉬,通過改變反應(yīng)條件,考察了超臨界溫度、超臨界壓力、超臨界時(shí)間和剪切轉(zhuǎn)速對產(chǎn)物性質(zhì)的影響,對二氧化碳剝離層狀材料的機(jī)理進(jìn)行了討論,對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了透射、拉曼等表征,測試了產(chǎn)物在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的穩(wěn)定性。用球磨輔助超臨界剝離法制備了石墨烯,對產(chǎn)物進(jìn)行了透射、原子力顯微鏡等表征,對產(chǎn)物的分散性進(jìn)行了測試。研究結(jié)果表明,高溫、高壓、高剪切轉(zhuǎn)速和長反應(yīng)時(shí)間有利于層狀材料的剝離。其中,剪切轉(zhuǎn)速對產(chǎn)物的性質(zhì)影響最大。制備的二硫化鉬超過95%都少于10層,其中超過50%為1~4層。拉曼光譜和X射線衍射表明制備的二硫化鉬晶型結(jié)構(gòu)保持完整。產(chǎn)物比原料在NMP中有更好的穩(wěn)定性。沉降7天后,產(chǎn)物在NMP中仍然有0.97 mg/mL的濃度。球磨輔助超臨界剝離法制備的石墨烯擁有良好的分散性,在水溶液中的穩(wěn)定濃度為0.15 mg/mL。原子力顯微鏡表明制備的多數(shù)石墨烯為6~7層。拉曼光譜表明制備的石墨烯有一定缺陷。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1
【圖文】：

第 1 章 文獻(xiàn)綜述維納米材料的定義及種類納米材料既是二維材料，又是納米材料。納米材料指材料的nm 的材料[1]。二維材料是幾種材料的單個(gè)片層通過堆疊形成的一材料是一種新興的納米材料，它的橫向尺寸大于 100 nm 甚至寸只有幾個(gè)原子的厚度。二維納米材料的面內(nèi)原子之間依靠很面面原子之間依靠比較弱的范德華力鏈接[3]。由于這種特殊的料可以剪切或者膨脹的方法進(jìn)行剝離。在理想的情況下，二維離成幾個(gè)納米厚度甚至單個(gè)原子厚度的納米片。這種制備超薄二維納米材料的剝離或者分層，被剝離下來的片層稱為納米片厚度為 1 層才能稱為納米片。通常情況下，我們把層數(shù)小于 10 片。

圖 1.2 石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖[4]Fig. 1.2 Diagram of the structure of graphene[4]具有很高的電導(dǎo)率，這使得我們對其本質(zhì)特性及其在電子研究變得更加方便。由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)以被比擬為相對論性粒子，也就是說這些電子可以被視為。這一獨(dú)特電子特性為研究相對論效應(yīng)提供了理想平臺。導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性與其缺陷有關(guān)。缺陷越多，導(dǎo)電性越差破壞石墨烯的片層結(jié)構(gòu)，影響電子傳輸速率。這里指的是輸速率，而兩個(gè)片層之間的電子傳輸速率則要低得多，這熱材料導(dǎo)熱性能不夠理想的原因之一，因此往往需要在石材料。令人驚異的是石墨烯的缺陷越多，催化性能反而越要控制好石墨烯的缺陷，讓其擁有少量缺陷。單層石墨烯

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2 馬曉s

本文編號：2731940