二維材料有著獨特的平面拓撲結(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),有望顛覆人們對傳統(tǒng)材料的認知。同時它也是當(dāng)前乃至未來材料科學(xué)研究的一個重大方向。迄今為止,在二維材料的研究報道中,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)筑了無機、有機兩類結(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),明確了其催化機理和光熱轉(zhuǎn)變原理,并且將其成功地應(yīng)用于類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題,明確了采用以金屬置換反應(yīng)改善無機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內(nèi)容,旨在開發(fā)高效合成高度結(jié)晶二維材料的方法和應(yīng)用。第二章:本部分通過把金屬置換反應(yīng)與界面反應(yīng)相結(jié)合設(shè)計并合成了平均厚度為3.3 nm邊長為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... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二維材料結(jié)構(gòu)示意圖[8]

幾類結(jié)晶二維材料的制備及能源轉(zhuǎn)化、催化應(yīng)用4個氣體/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)膶嶒灄l件下可以在基板上獲得超薄的二維納米片。在某些生長過程中，需要在反應(yīng)過程中使用催化劑，例如用于生長石墨烯。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[26]。盡管這項工作得到的石墨烯大約有30層，但它證明了利用CVD技術(shù)生長單層或多層石墨烯的可能性。受到這項工作的啟發(fā)，許多人致力于優(yōu)化實驗條件，以實現(xiàn)單層或多層石墨烯片的生長。Beton和他的同事通過CVD法在沉積在SiO2/Si基板上的多晶鎳薄膜上生長單層石墨烯[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，然后用硫蒸汽進行硫化[29]。這次實驗首次證明了在絕緣襯底上通過熱分解硫鉬酸銨可以生長出幾層厚MoS2納米片。通過CVD法合成無機二維材料時，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。通過對這些實驗參數(shù)進行微調(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。目前的CVD方法仍存在一些不足之處。CVD法生長的超薄二維納米材料通常沉積在基板上，需要轉(zhuǎn)移到其它基板上進行進一步的研究和應(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)膶嶒灄l件下某些前體在溶液相中進行的化學(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法通過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。當(dāng)封閉體系的溫度高于溶劑體系的沸點時，溶劑將在高溫高壓下處于臨界狀態(tài)，以促進反應(yīng)，提高合成的納米晶的結(jié)晶度。該方法已廣泛應(yīng)用于制備超薄的無機二維納米材料。其中典型無機二維材料，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）外延生長法圖1-3外延生長法制備Bi2Se3納米片[33]Figure1-3Bi2Se3waspreparedbyepitaxialgrowthmethod[33]


本文編號：3094932