自2004年Gelm等人通過機(jī)械剝離的方式首次制得單層石墨烯以來,之后以非金屬烯、過渡金屬硫族化合物、六方氮化硼等為代表的類石墨烯結(jié)構(gòu)迅速拓寬了二維納米材料的研究領(lǐng)域。然而,對(duì)于以密排堆積為特征的金屬類材料,其無方向性的金屬鍵以及無層狀結(jié)構(gòu)的原子排布,使其無法形成促進(jìn)二維生長的本征驅(qū)動(dòng)力,限制了金屬二維納米材料的發(fā)展。在金屬二維納米材料的研究領(lǐng)域內(nèi),僅有部分貴金屬通過限制晶面生長方向,以濕化學(xué)法實(shí)現(xiàn)小面積二維金屬納米片的制備。對(duì)于其他非貴金屬,由于受到高還原性的化學(xué)限制等其他因素,其二維結(jié)構(gòu)的研究制備依然極為有限。針對(duì)非貴金屬二維納米材料制備技術(shù)上存在的困難,本論文提出一種簡單高效、成本低廉的金屬二維納米材料制備新策略——單金屬輥軋法,巧妙的利用金屬的延展性以及有機(jī)物的流變性及塑性形變能力,通過將金屬片材表面涂布有機(jī)隔層材料,在多道次對(duì)折輥軋減薄后,與有機(jī)溶劑中物理攪拌并超聲分離,即可獲得非貴金屬自支撐超薄二維納米材料。此外,進(jìn)一步的對(duì)所制備非貴金屬自支撐超薄二維納米材料的成分、形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的表征分析,并對(duì)非貴金屬自支撐超薄二維納米材料的其他方面應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的探索。（1）根據(jù)現(xiàn)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)配體輔助生長模型[25]；(b)Pt納米輪高放大倍率SEM圖像

廉價(jià)金屬Al、Sn納米片制備工藝、表征及應(yīng)用探索6圖1.2CO介導(dǎo)的(a)PdCu合Au納米片[38]以及(b)Pd納米片[39]與小分子不同，金屬離子和鹵化物離子主要通過對(duì)某些金屬原子或晶面進(jìn)行氧化蝕刻，以減慢晶體生長過程中的附加成核過程。例如，有研究者表面I-離子可以選擇性地牢固結(jié)合在Au(111)晶面上，從而促進(jìn)(111)取向的Au納米棱鏡的形成[41]，然而I-離子卻會(huì)將Ag選擇性沉積到納米板種子上，從而促進(jìn)垂直生長而不是橫向生長，從而顯著影響2D形態(tài)[42]。1.2.1.3其他自下而上方法除以上兩種主要合成方法外，研究者們開發(fā)出其他各類自下而上法，如二維模板限域生長[43]、多元醇法[44]、種子生長法[45]、光化學(xué)合成法[46]、水熱和溶劑熱法[47]、晶相轉(zhuǎn)化法[48]、生物合成法[49]、納米顆粒自組裝[50]等一系列方法。這些方法通過改變表面自由能、化學(xué)生長環(huán)境、自身組分結(jié)構(gòu)等條件引導(dǎo)或改變金屬納米結(jié)構(gòu)的生長方向，實(shí)現(xiàn)自支撐二維結(jié)構(gòu)的組建。1.2.2自上而下法1.2.2.1剝離法盡管大多數(shù)金屬材料是非層狀結(jié)構(gòu)，但極少數(shù)金屬具有同素異形體，且其同層結(jié)構(gòu)在環(huán)境條件下穩(wěn)定[51]。對(duì)銻(Sb)金屬而言，Sb金屬的的灰色同素異形體其晶體構(gòu)型為扭曲的密排六方結(jié)構(gòu)(hcp結(jié)構(gòu))，形成獨(dú)特的類層狀排布，層內(nèi)原子間距比相鄰層之間的原子間距短10-20％。根據(jù)該特性，Yang等人將灰色Sb同素異形體分散在含有氫氧化鈉的異丙醇溶液中，然后在自然環(huán)境下進(jìn)行超聲處理，成功使用液相剝離法制備出厚度約為3.0-4.3nm的Sb金屬納米片[52]。同時(shí)，二維金屬納米結(jié)構(gòu)還可以衍生自可被剝離的二維金屬化合物。例如Matsumoto等人證明從層狀氧化鉑上剝落的鉑氧化物單層可以制備單層鉑納米片[53]；Fukuda等

廉價(jià)金屬Al、Sn納米片制備工藝、表征及應(yīng)用探索8圖1.3(a)熱壓法示意圖[62]；(b)液相剝離法示意圖[52]；(c)輥軋法示意圖[63]1.3二維金屬納米材料的性質(zhì)與應(yīng)用二維金屬材料由于其高度暴露的金屬原子表面，表現(xiàn)出不同尋常的表面特性，如高電子遷移率、量子霍爾效應(yīng)、表面等離激元特性等，在表面增強(qiáng)拉曼、光學(xué)傳感、生物成像、腫瘤光熱治療、光(電)催化、儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有重要的研究價(jià)值[65,66]。1.3.1二維金屬納米材料的性質(zhì)1.3.1.1穩(wěn)定性盡管大量的研究者通過控制生長動(dòng)力學(xué)成功地制備了各種二維金屬納米結(jié)構(gòu)，然而在表征過程中二維金屬納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中的影響不可忽視。從熱力學(xué)角度來看，由于二維結(jié)構(gòu)具備高表面能且不飽和表面原子的比例很高，因此2D形態(tài)不是金屬材料的最穩(wěn)定狀態(tài)。從理論上講，如果有足夠的能量(如環(huán)境熱量、高能電子、氧化劑或其他刺激性化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)侵蝕)，所有的金屬納米結(jié)構(gòu)都傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘男螤�，以最大程度地降低表面體積比[22]。例如，Huang等人發(fā)現(xiàn)與氧化石墨烯(GO)表面上合成的超薄Au納米片在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu.  Nano-Micro Letters. 2014(04)



本文編號(hào)：3548518