本論文簡(jiǎn)要地總結(jié)了超薄二維（2D）納米材料相關(guān)研究的最新進(jìn)展,并以此為基礎(chǔ),詳細(xì)討論了石墨烯氧化物（GO）、ITQ-2超薄分子篩和TiO2三種超薄2D納米材料的液相剝離制備方法、表征手段,以及通過組裝后復(fù)合并在催化和鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用。從材料合成的角度來看,目前GO、ITQ-2分子篩和TiO2三種超薄2D材料的產(chǎn)量、質(zhì)量、數(shù)量和生產(chǎn)率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)化或商業(yè)化所需的標(biāo)準(zhǔn)。因此,三種超薄材料面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率和大規(guī)模生產(chǎn),以滿足行業(yè)需求。其次,以上材料的物理、化學(xué)和電子性能高度依賴于它們的結(jié)構(gòu)特征,因此,以高度可控的方式制備具有所需結(jié)構(gòu)也是挑戰(zhàn)之一。第三個(gè)挑戰(zhàn)在于識(shí)別或開發(fā)有效的表征技術(shù)來探索它們的生長(zhǎng)和復(fù)合機(jī)理。第四在于探索簡(jiǎn)單而可靠的方法來穩(wěn)定這些超薄2D納米材料,以延長(zhǎng)它們的穩(wěn)定性。第五,對(duì)超薄分子篩家族的吸附和催化性能方面的研究還十分淺顯。第六,通過靜電組裝或范德華相互作用可以很容易地制備垂直復(fù)合結(jié)構(gòu),但是包覆型復(fù)合結(jié)構(gòu)的獲得依舊非常耗時(shí)。鑒于此,本論文在介紹超薄2D納米材料的組成、結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法及合成所需的的各種原材料、結(jié)構(gòu)和性能的測(cè)試方法以外。展示了基于超薄... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?（ａ）Ｔｉ（）．９１０２片的原子力顯微鏡照片和相應(yīng)高度示意圖，化）１＾．９１０２的結(jié)構(gòu)示??意圖［５５］

、Ｎｂ６〇ｉ７??Ｔａ氧化物?ＴａＯ：１??超薄ｆ丐鈦石?ＬａＮｂＡ、Ｌａ〇．９Ｅｕ（ｕ）５Ｎｂ２０７、Ｅｕ〇．５Ｊａ２０７、ＳｒＴａ２０７、Ｂｉ２ＳｒＴａ２０９、Ｃａ２Ｎｂ３０ｌｏ、??Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏｌｏ、?ＮａＣａＴａ３０１０、?ＣａＬａＮｂ２Ｔｉ０１０、?Ｌａ／ＴｈＮｂＯＫ）、?Ｂａ．５Ｔａ４０ｌ５、?Ｗ２０７??Ｒｕ氧化物?Ｒｕ０２?￣￣??Ｗ氧化物?｜?Ｃｓ具，０３６??１．４合成方法??對(duì)性能調(diào)變的需求極大地刺激了制備超薄納米材料的各種合成方法的出現(xiàn)。??如圖１．３所示，通常，可以通過兩種策略來制備超薄２Ｄ納米材料，即自上而下??的剝離方法和自下而上的構(gòu)筑方法。前者包括機(jī)械和液相剝離，其中液相剝離又??細(xì)分為氧化輔助液相剝離（ＧＯ的合成）、插層輔助液相剝離（ＩＴＱ－２的合成）和離子??交換輔助液相剝離（Ｔｉ０２的合成），液相剝離普遍需要借助超聲技術(shù)配合處理樣??品。自下而上的構(gòu)筑方法包括化學(xué)氣相沉積（ＣＶＤ），物理蒸氣沉積（ＰＶＤ）、氣相傳??輸（ＶＰＴ）、分子組裝和原子層沉積（ＡＬＤ）等氣固界面反應(yīng)和主要用于合成Ｃ０Ｆ和??Ｍ０Ｆ材料的液－液界面自組裝方法和其他方法（如：有機(jī)配體輔助生長(zhǎng)、小分子和??離子中介合成、２Ｄ模板受限生長(zhǎng)、多元醇法、晶種法、光化學(xué)合成、生物合成、??納米粒子組裝）等，多篇綜述對(duì)每種方法都有比較詳細(xì)的介紹［１－１３］。這里主要??介紹液相剝離、ＣＶＤ生長(zhǎng)技術(shù)和液－液界面自組裝�；谝合鄤冸x的方法可以高??產(chǎn)率地制備超薄２Ｄ納米材料。基于ＣＶＤ等氣相生長(zhǎng)技術(shù)主要是制備高質(zhì)量的超??�。玻募{米材料�；谝海航缑孀越M裝用于拓展超�。玻募{米材料的組成范圍。??Ｔｏｐ－ｄｏｗｎ

淀。??ＩＴＱ－２分子篩因?yàn)槭墙?jīng)煅燒形成的，其穩(wěn)定性較好，但分散性卻很差。超薄Ｔｉ０２??在水溶液中的穩(wěn)定時(shí)間比較長(zhǎng)，主要得益于其徑向尺寸比較小，在第二章會(huì)詳細(xì)??介紹，一般在水溶液中可以穩(wěn)定２個(gè)月以上。??１．７基于超�。玻募{米材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)??由于超�。玻募{米材料獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，可以采用不同的策略有效地調(diào)節(jié)其??物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而針對(duì)特定環(huán)境實(shí)現(xiàn)超薄２Ｄ納米材料積木式設(shè)計(jì)和組裝。考??慮到量子限制（限域）效應(yīng)，尺寸控制成為超薄２Ｄ納米材料制備中不可缺少的研??宄方向。同時(shí)，如圖１．５所示，化學(xué)成分調(diào)節(jié)，如摻雜、合金化、原子空位，以??及通過電場(chǎng)和照明進(jìn)行的物理場(chǎng)調(diào)節(jié)，是材料性能工程中的經(jīng)典調(diào)節(jié)方法。此外，??結(jié)構(gòu)調(diào)整，如相變、邊緣結(jié)構(gòu)重構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)變形，可以幫助調(diào)節(jié)超薄２Ｄ納米??材料的性能。??＾＿?Ｉｎｔｅｒ－ｍｏｎｏｍｅｒｓ?贏??ｌｕｍｅｎｓ?丨?ｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｆ］?｜?－遵如??雞．．齡／令?、％?、＼??－—?????１?／?，?＼?＼?Ｏｒｉｅｎｔｅｄ?ａｓｓｅｍｂｌｙ??卷：誦；??魏為如?Ｎ一＾＾＾７１…??．？丨”’，１勒，?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｃｆ?餘潘．游■?麟嫩魯．??ｔｕｎｉｎｇ??１１?＝ｒｄ??．ｖＨｖ＞?？??麟ｆＡＷ＊??圖１．?５探索超�。玻牟牧献呦蛳乱淮骷簭膯误w設(shè)計(jì)到組裝控制。??盡管超�。玻募{米材料的涌現(xiàn)不斷刷新和豐富其物理性質(zhì)，但我們?nèi)匀恍枰??認(rèn)識(shí)到，一種固定性質(zhì)的材料未必能滿足多功能應(yīng)用的要求。而從結(jié)構(gòu)和材料角??度上看，復(fù)合結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)和制備具有多個(gè)構(gòu)建塊的新型材料提供了更多的途徑。??從物理化學(xué)的角度來看，復(fù)合結(jié)


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