新型二维晶体MXene的研究进展

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮,n=1、2、3.目前制备的MXene表面均附有官能团,因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式.研究发现,MXene具有良好的导电性、透光性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能.本文通过总结MXene结构和性能等方面最新的实验和理论研究成果,分析了该体系目前存在的问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向.     

基于二维材料异质结的光探测器研究进展

二维材料异质结因其特有的层状结构和优异的光响应性质,被认为具有应用于新一代光探测器件的潜力。二维材料家族具有丰富的种类,因其能带带隙范围分布广,光电响应可覆盖从紫外到红外的波谱范围。另外二维材料层间通过范德瓦尔斯力相结合,因此理论上可以利用不同二维材料层间的范德瓦尔斯力相互作用制备出多种性能优异的二维材料异质结。近年来有多种二维材料异质结通过机械堆叠法及CVD生长法被制备出来,且二维材料异质结光探测器在可见光至远红外波段表现出优异的性质。在这样的研究背景之下,本文从二维材料异质结的制备、器件制备与器件性能等几个方面综述了近年来二维材料异质结光探测器的研究进展。     

二维晶体Ti2CTx MXene的制备、剥离及其电化学性能

以Ti2AlC粉为原料,采用HCl+LiF腐蚀剂一步腐蚀-插层制备出了Ti2CTx MXene,进一步通过超声处理得到了剥离的单层或少层的Ti2CTx MXene.研究了腐蚀温度对腐蚀效率和剥离率的影响.结果表明,提高腐蚀温度可显著提高Ti2AlC母相向Ti2CTx MXene的转化率,但由于腐蚀形成的Ti2C层表面氧化随之加重,故剥离率随腐蚀温度的升高呈先增大后减小的变化.40℃腐蚀得到的样品的剥离率最高为18;,对应的Ti2CTx纳米片悬浮液浓度约为0.36 mg/mL,Ti2CTx纳米片的厚度约为1 nm,无明显缺陷.剥离的Ti2CTx MXene用作锂离子电池负极表现出了较高的容量和良好的倍率性能.在100mA ·g-1、300 mA·g-1、1000 mA·g-1电流密度下稳定的放电比容量分别为352 mAh·g-1、245 mAh·g-1、169 mAh·g-1,是用HF工艺合成的Ti2CTx MXene的2倍.     

二维晶体MXene在气体吸附/转化领域的应用

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮.这种二维材料具有二维层状堆垛结构,层与层之间有大量纳米尺度的孔隙,层间孔隙的大小非常适合于吸附气体分子.通过选择MXene的种类以及控制MXene表面的吸附官能团,可以使MXene对不同气体的吸附能力显著不同.MXene的表面具有催化活性,可以将吸附的气体转化为另一种气体.本文分析MXene在制备方面的最新进展,总结刻蚀溶液对所制备材料结构的影响;分析了MXene的独特结构导致其在气体吸附以及转化方面的优良性能,介绍了MXene在气体吸附、催化转化等方面最新的理论和实验研究成果;总结了MXene用作高性能气体吸附转化材料需要解决的主要问题.     

晶体材料国家重点实验室二维材料研究取得新进展

<正>晶体材料国家重点实验室郝霄鹏教授课题组,在近期的二维材料研究方面取得新进展,相关成果以一步剥离氟化氮化硼纳米片及其磁性的研究(One-Step Exfoliation and Fluorination of Boron Nitride Nanosheets and a Study of Their Magnetic Properties)为题发表在4月1日出版的《德国应用化学》(Angewandte Chemie     

第一性原理研究二维GaN的电子结构和光学性能

二维GaN是一种性能优良的半导体光电材料,用途广泛.因此,基于密度泛函理论采用广义梯度近似方法系统研究单层、双层和三层二维GaN的电子结构和光学性质,并与三维GaN体材料进行比较.结果表明:随着维数的降低,二维GaN的能带变宽,各能级的能量值起伏变大;不同于三维GaN,二维GaN量子尺寸效应明显,N的2s态和2p态相互作用增强,出现能带重叠,呈现较好的导电特性;分析费米能级发现导带底附近存在明显表面态,这是因为Ga的4s电子态的贡献;随着二维GaN层数的增加,对紫外光的反射特性越来越好,在特定的能量范围内,二维GaN的能量损失为零.由此可知,研究二维GaN的电子结构和光学性质有助于二维GaN在纳米光电器件中的应用.     

二维层状金属碘化物的制备及光电磁器件的应用进展

二维金属碘化物,呈现范德瓦耳斯层状堆垛结构,平均原子序数大,具有合适的能带间隙、强的磁电耦合效应,是一种新型的光电探测材料,能被用于制备高能射线探测器,且一些磁性二维金属碘化物能被用于磁电器件。由于其在光电磁器件方面的潜在应用,近期成为了低维材料研究的热点。并且在材料制备方面,层状金属碘化物一般熔点较低,制备条件温和简单,可用于二维层状材料生长机理的研究。本文首先介绍了层状金属碘化物的结构、性质,然后着重阐述了二维层状金属碘化物的制备方法,最后讨论了层状金属碘化物在光电磁器件方面的应用。期望读者对二维层状金属碘化物有更深入的了解,更好地推动二维层状金属碘化物的应用。     

二维碳化物晶体V2C MXene的制备与性能研究进展

V2C MXene是新型类石墨烯二维碳化物MXene的重要成员.相对于最常见的Ti3 C2 MXene,V2CMXene更难制备,但是在某些领域,具有更好的性能.本文综述V2CMXene的制备方法、性能以及应用方面的研究进展.通过对比几种V2C的制备方法,总结出相对温和、简便且较为经济的制备高纯度V2C MXene方法.分析目前所制备的V2CMXene的结构与性能,介绍其电化学性能、催化、吸附、热稳定性、光电特性等.总结V2C MXene的应用,重点探讨V2C MXene在电化学领域的应用,并且展望其在更多领域的重要应用.     

二维碳化物晶体Ti2C的制备与表征

以Ti2AlC为原料,采用浓度为10;、20;、40;的氢氟酸酸刻蚀Ti2 AlC粉体,制备出具有类石墨烯结构的二维碳化晶体Ti2C.40;氢氟酸对细度为500目的Ti2 AlC进行刻蚀,0.5h后,试样的主晶相已为Ti2C二维晶体;Ti2 AlC细度为325目时,刻蚀6h后,主晶相仍为Ti2AlC相,并没有出现Ti2C.相比于10;、40;的氢氟酸,用20;氢氟酸刻蚀制备出的Ti2C具有更完备的晶体结构.结果表明,Ti2AlC的粒径大小、刻蚀时间对Ti2C的制备具有重要的影响作用.在拉曼光谱中,有相应的Ti-C键特征峰,Ti-Al键特征峰消失.发现了在高度刻蚀的MXene二维晶体的拉曼光谱中出现了C-C键特征峰.     

二维晶体Ti3C2的制备及其对有机染料的吸附性能研究

采用49;的氢氟酸刻蚀Ti3AlC2成功制备了层状二维晶体Ti3C2,并研究了其作为吸附剂对有机染料罗丹明B(RhB)、亚甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、气体吸附分析仪、紫外可见分光光度计等对样品物相、晶体结构和孔隙结构及比表面积进行了表征,考察了温度和染料浓度对Ti3C2吸附效果的影响.结果表明,二维晶体Ti3C2对有机染料具有较好的吸附性能,随着温度的升高吸附速率有明显的提高;Ti3C2对RhB和MB的吸附效果随着温度的升高均有明显的提高,但对100 mg/L的MO,在25℃时吸附效果最好.45℃时,Ti3C2对浓度为50 mg/L的染料的吸附速率RhB＞ MB＞ MO.     

磁光晶体的研究进展及应用

随着光通信和高功率激光技术等领域的发展,磁光隔离器得到了越来越广泛的研究和应用,推动了磁光材料尤其是磁光晶体的发展.目前已经发展了多种新型磁光晶体,同时为了满足大功率激光的需求,需要不断提高磁光晶体尺寸和光学品质.本文首先介绍了法拉第磁光效应及应用,然后介绍了稀土正铁氧体、稀土钼酸盐、含铽铌酸盐、钇铁石榴石、含铽石榴石磁光晶体及部分种类磁光陶瓷的研究进展,最后对磁光晶体的未来进行了展望.     

钙钛矿单晶的合成研究进展

钙钛矿材料优异的光电性能使钙钛矿太阳能电池成为目前发展速度最快的光伏技术之一。近期的研究发现无晶界的单晶钙钛矿薄膜拥有更低的缺陷密度、更高的载流子迁移率、更长的载流子复合寿命,并且还有较高的稳定性和更宽的光吸收范围,因此有望制备出更高效且更稳定的钙钛矿太阳能电池。本文简要介绍了单晶钙钛矿太阳电池的基本结构及其发展历程,着重介绍了有关单晶钙钛矿薄膜和块状单晶钙钛矿的制备方法,并且对不同方法制备的单晶钙钛矿太阳能电池的效率进行了比较,最后对单晶钙钛矿太阳能电池当前存在的问题以及未来发展进行了简要分析和展望。     

二维准分形结构声子晶体透射特性的数值研究

本文用时域有限差分方法研究了几种具有相似几何结构的准分形声子晶体的透射特性.计算了由水中钨柱组成的二维准分形结构声子晶体的ΓX和FM方向禁带,计算表明,对于钨柱分布在水背景中的情况,这种具有正方形点阵特点的准分形声子晶体存在多频带隙的特点,能带随级数的增大整体地趋向于低频部分.而且这种准分形声子晶体带隙的宽度及中心频率会随声子晶体单胞内结构单元几何形状的改变而改变.     

室温核辐射探测器用碲锌镉晶体生长研究进展

碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体被认为是目前最有前途的室温半导体探测器材料之一,基于该晶体的探测器件具有能量分辨率高、体积小、便携等优点。而大面积CZT像素探测器的快速发展以及对高能、大剂量X射线探测的需求,对CZT材料的质量和尺寸提出了更高的要求。本文从CZT晶体的基本物性参数入手,探讨了大尺寸CZT晶体生长的影响因素,对两种主要的CZT生长方法——布里奇曼法和移动加热器法的研究进展进行了综述。     

PMN-PT晶体的生长、性质和应用进展

综述了驰豫型铁电单晶PMN—PT[（1-x）Pb（Mg1／3Nb2/3）O3-xPbTiO3]的研究现状，介绍了这种晶体的结构、生长和性质，讨论了其研究进展和发展趋势，并对其的可能应用做了简要分析。     

Iron-Chloranilate Intercalation Compounds: Synthesis,Crystal Structures,and Thermal Properties

Abstract

Hydrogen bond supported new iron-chloranilate assemblies, {(Hpy)[Fe(CA)₂(H₂O)₂](H₂O)}_n (py = pyridine, H₂CA = chloranilic acid, C₆H₂O₄Cl₂) (1), and [(phz)₂[Fe(CA)₂(H₂O)₂](H₂O)₂]_n (phz = phenazine, C₁₂H₈N₂) (2) have been synthesized and characterized. Compound 2 crystallizes in the monoclinic, space group C2/m (#12), with a= 29.135(6) Å, b= 16.886(6) Å, c = 15.017(5) Å, ß = 165.907(1)°, V= 1798(2) ų, Z = 2. In both the compounds two chloranilate dianions and two water molecules are coordinated to the iron ion making anionic monomers [Fe(CA)₂(H₂O)₂]^?, which are the building blocks of the compounds. The coordination environment around the iron ion in the building block is a distorted octahedron, where two water molecules sit on the trans position to each other. [Fe(CA)₂(H₂O)₂]^? anions form common layer structures, supported by hydrogen bonds. Hpy⁺ are intercalated in between the layers of 1 by electrostatic and hydrogen bonding interactions and phz are intercalated in that of 2 by electrostatic interactions. DSC traces of 1 show anomaly at 174 K, indicating phase transition in the compound.