隨著能源危機和環(huán)境污染問題日益加劇,新型能源材料設計以及儲能材料的研發(fā)成為解決能源問題的重要途徑.近年來,二維材料(2D)結(jié)構(gòu)種類繁多,性質(zhì)各異,在光電子學、自旋電子學、超導、催化以及二次鋰離子電池等領域都展示出了廣泛的應用前景.在眾多的二維材料中,二維硫族化合物表現(xiàn)出獨特的物理、化學和電子性質(zhì)而備受關注.尤其是它具有一些獨特性質(zhì):其一,在結(jié)構(gòu)上具有很大的比表面積,結(jié)構(gòu)自身占據(jù)整個表面,提供了更多的活性位點;其二,材料的電子結(jié)構(gòu)可通過外界應力、電場、邊緣量子化效應以及厚度、晶格對稱性和維度變化等手段加以調(diào)控;其三,普遍表現(xiàn)出較高的電子遷移率.這些特點使其在能源存儲與轉(zhuǎn)換領域具有廣闊的應用前景.因此,探索和研究如何調(diào)控和設計新功能的二維硫族化合物(包括過渡金屬/非過渡金屬硫族化合物)材料具有重要研究意義.本文具體研究內(nèi)容如下:(1)維度和氫鈍化對ZnSe納米材料電學性質(zhì)的影響二維ZnSe具有獨特電子結(jié)構(gòu)和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,實驗上已經(jīng)成功制備大面積材料,帶隙值在2³ eV之間,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性質(zhì).本文系統(tǒng)研究了二維單層ZnSe、一維ZnSe納米帶(NRs)和一維Z...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1美國儲能系統(tǒng)類型和電化學儲能的效率[22]

等研究,它們顯示出很高的初始容量(對于Li4.4Sn為993mAhg-1),然而,這些合金材料在循環(huán)過程中承受大的體積改變和容量的衰退[21].對于負極材料,目前商業(yè)上普遍使用石墨這一傳統(tǒng)材料作為鋰離子電池負極材料,但是其理論容量低.與石墨相比,硅基材料雖然具有非常高的比容量,但....

圖1.2非鋰離子二次電池在經(jīng)濟和規(guī)模上的應用情況[22]

內(nèi)蒙古大學博士學位論文4的鉀元素,即鉀離子系統(tǒng)(K-ion系統(tǒng),KIB),由于地殼中鉀的含量豐富和相對低的還電勢電位也被廣泛研究[25,26].但與鈉離子系統(tǒng)不同的是鉀離子電池傾向于可逆地嵌入到石墨中,這一點類似于LIB系統(tǒng)[27].目前由于Na+/K+離子尺寸增大及低的可逆性容....

圖1.3半導體光催化劑分解水的氧化還原基本機理的示意圖[42]

新型二維硫族化合物的結(jié)構(gòu)設計及應用5KIB受到大多數(shù)負極熱失控的影響,造成安全性低[36];金屬氧化物,特別是過渡金屬氧化物還存在大量的氧化問題[37];MIB通常包含Mg純金屬,它們在負極表面易形成電化學惰性層,形成鎂枝晶,從而降低了電池效率[38].針對以上各類金屬離子電池主....

圖1.4MoS2的結(jié)構(gòu)示意圖:(a)2H-MoS2,(b)1H-MoS2,(c)1H-MoS2通過納米粒協(xié)通催化[71].(d)第三主族單層硫化物相對分解水氧化還原勢的帶邊位置;(e)過渡金屬硫化物單層相對于分解水氧化還原勢的帶邊

新型二維硫族化合物的結(jié)構(gòu)設計及應用9率在平面內(nèi)表現(xiàn)出高度的各向異性,沿著y軸高達10000cm2V-1S-1[81].實驗上,TiS3納米帶也已經(jīng)被成功制備,掃描隧穿光譜表征顯示帶隙值大小為1.2eV.由于適中的帶隙和高的電子遷移率,TiS3單層以及納米帶已經(jīng)被廣泛應用,室溫下T....

本文編號：3931117