發(fā)布時(shí)間：2021-03-23 02:14

　　二維材料有著獨(dú)特的平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),能夠表現(xiàn)出與其結(jié)構(gòu)相關(guān)的光學(xué)、電學(xué)以及催化方面的性質(zhì),有望顛覆人們對(duì)傳統(tǒng)材料的認(rèn)知。同時(shí)它也是當(dāng)前乃至未來(lái)材料科學(xué)研究的一個(gè)重大方向。迄今為止,在二維材料的研究報(bào)道中,其仍缺少高效的制備方法、明確的構(gòu)效關(guān)系以及新型的應(yīng)用領(lǐng)域。所以發(fā)展新的制備方法、合成高度結(jié)晶的二維材料、拓寬二維材料的應(yīng)用顯得至關(guān)重要。本文主要在界面上、溶液中構(gòu)筑了無(wú)機(jī)、有機(jī)兩類(lèi)結(jié)晶二維材料,研究了它們的結(jié)構(gòu)及催化和光熱轉(zhuǎn)變性質(zhì),明確了其催化機(jī)理和光熱轉(zhuǎn)變?cè)?并且將其成功地應(yīng)用于類(lèi)酶催化及海水淡化等方面。論文主要由以下幾部分組成:第一章:本部分概述了二維材料與共晶工程的制備方法、性質(zhì)及材料應(yīng)用方面的研究現(xiàn)狀,提出了二維材料仍存在合成方法不能滿足高結(jié)晶度與高效制備并存、缺少多功能型二維材料的問(wèn)題,明確了采用以金屬置換反應(yīng)改善無(wú)機(jī)二維材料界面制備方法和利用共晶策略合成新型結(jié)晶二維材料的主要研究?jī)?nèi)容,旨在開(kāi)發(fā)高效合成高度結(jié)晶二維材料的方法和應(yīng)用。第二章:本部分通過(guò)把金屬置換反應(yīng)與界面反應(yīng)相結(jié)合設(shè)計(jì)并合成了平均厚度為3.3 nm邊長(zhǎng)為1-10μm的正六邊形超薄二維堿式碳酸鉛納米片,并且系統(tǒng)地研... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二維材料結(jié)構(gòu)示意圖[8]

幾類(lèi)結(jié)晶二維材料的制備及能源轉(zhuǎn)化、催化應(yīng)用4個(gè)氣體/蒸汽前體在腔內(nèi)循環(huán)，其中的前體可以在襯底表面發(fā)生反應(yīng)或分解。在適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)條件下可以在基板上獲得超薄的二維納米片。在某些生長(zhǎng)過(guò)程中，需要在反應(yīng)過(guò)程中使用催化劑，例如用于生長(zhǎng)石墨烯。2006年，Somani和他的同事首次用化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)證明了在鎳基上從樟腦熱解得到的厚石墨烯的生長(zhǎng)[26]。盡管這項(xiàng)工作得到的石墨烯大約有30層，但它證明了利用CVD技術(shù)生長(zhǎng)單層或多層石墨烯的可能性。受到這項(xiàng)工作的啟發(fā)，許多人致力于優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，以實(shí)現(xiàn)單層或多層石墨烯片的生長(zhǎng)。Beton和他的同事通過(guò)CVD法在沉積在SiO2/Si基板上的多晶鎳薄膜上生長(zhǎng)單層石墨烯[27]；Ruoff和他的同事以甲烷和氫氣為氣源，用CVD法在銅箔上生長(zhǎng)了0.5mm的大面積單層石墨烯薄膜[28]；2012年，Li和同事將硫鉬酸銨浸涂在襯底上，然后用硫蒸汽進(jìn)行硫化[29]。這次實(shí)驗(yàn)首次證明了在絕緣襯底上通過(guò)熱分解硫鉬酸銨可以生長(zhǎng)出幾層厚MoS2納米片。通過(guò)CVD法合成無(wú)機(jī)二維材料時(shí)，前體、襯底、催化劑、溫度和氣氛都決定了最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)對(duì)這些實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，可調(diào)節(jié)材料的層數(shù)、結(jié)晶度和橫向尺寸并且能夠?qū)崿F(xiàn)不同前驅(qū)體在不同襯底上的可控生長(zhǎng)。目前的CVD方法仍存在一些不足之處。CVD法生長(zhǎng)的超薄二維納米材料通常沉積在基板上，需要轉(zhuǎn)移到其它基板上進(jìn)行進(jìn)一步的研究和應(yīng)用�；瘜W(xué)氣相沉積技術(shù)通常需要高溫和惰性氣體，因此與基于溶液的方法相比，其生產(chǎn)成本相對(duì)較高。圖1-2化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯[27-29]Figure1-2GraphenewaspreparedbyCVD[27-29]

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文51.2.2.2濕化學(xué)合成法濕化學(xué)合成屬于自下而上方法。它代表了所有的化學(xué)合成方法，它們依賴于在適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)條件下某些前體在溶液相中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)[30-31]。濕化學(xué)合成由于其有效的可控性和高產(chǎn)量，被認(rèn)為是一種制備大面積和厚度可控二維超薄納米材料的方便、高效、可重復(fù)的方法。最具特色地是濕化學(xué)合成法可以將那些無(wú)法通過(guò)自上向下的方法制備非層狀結(jié)構(gòu)的材料制成二維超薄納米材料。使其具有二維材料的特點(diǎn)拓寬其應(yīng)用。濕化學(xué)合成與其它的合成方法有所不同。每種濕化學(xué)合成方法都沒(méi)有普遍的原理，一種濕化學(xué)合成方法可能與另一種不同。其中水溶劑熱合成法、外延生長(zhǎng)法、二維模板合成法、晶體自組裝法和界面合成法是幾種常用的濕化學(xué)合成方法。（1）水溶劑熱合成法水溶劑熱合成法是一種典型的濕化學(xué)合成方法，以水或有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，在密封的容器中，使用的反應(yīng)溫度高于溶劑的沸點(diǎn)。當(dāng)封閉體系的溫度高于溶劑體系的沸點(diǎn)時(shí)，溶劑將在高溫高壓下處于臨界狀態(tài)，以促進(jìn)反應(yīng)，提高合成的納米晶的結(jié)晶度。該方法已廣泛應(yīng)用于制備超薄的無(wú)機(jī)二維納米材料。其中典型無(wú)機(jī)二維材料，TMDs和MoS2納米片就可以由易操作的水溶劑熱合成法合成。Xie和同事報(bào)告在200℃的水中制得了少層多缺陷的MoS2納米片。其層間距從6.15增大間距為9.5[32]。（2）外延生長(zhǎng)法圖1-3外延生長(zhǎng)法制備Bi2Se3納米片[33]Figure1-3Bi2Se3waspreparedbyepitaxialgrowthmethod[33]


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