二维硫化钼基原子晶体材料的化学气相沉积法制备及其器件

二维过渡族金属硫属化合物因其带隙具有强烈的层数依赖性而在电子器件方面具有广泛的应用前景.其中单层二硫化钼(MoS₂)是该系列材料中最典型的一种直接带隙半导体,它具有优异的光、电、磁、热和力学性能.二维MoS₂有望在光电探测、光伏器件、场效应晶体管、存储器件、谷电子和自旋器件、温差电器件、微纳机电器件和系统等方面得以广泛应用.化学气相沉积(CVD)法已成为制备二维过渡族金属硫属化合物如MoS₂、MoSe₂、WS₂和WSe₂等原子层薄膜的主要手段,尤其科学界利用CVD法对二维MoS₂材料进行了深入的制备探索,通过该方法制备的MoS₂薄膜在电子和光电器件方面已经有广泛研究.本文将从二维MoS₂的基本物性出发,详细介绍CVD法制备MoS₂的各种工艺过程,如热分解硫代硫酸盐法、硫化Mo(MoO_3-x)薄膜制备法、MoO_3-x粉体与硫属前驱体气相合成法和钼箔表面直接硫化法,并介绍了基于MoS₂的二维异质结构筑方法.在制备材料的基础上,详细阐述了二维MoS₂在场效应晶体管、光电探测器、柔性电子器件以及异质结器件方面的应用,并展望了二维材料在半导体器件中的应用前景.     

二硫化钼薄膜的刻蚀方法及其应用

过渡金属硫化物因能带结构与层数具有明显的依赖关系而受到广泛关注,尤其是二维二硫化钼（MoS₂）薄膜因其优良的光电性能而成为研究热点。目前,化学气相沉积法（CVD）和剥离法已成为制备MoS₂薄膜的主要方法,但这两种方法均存在难以精确控制MoS₂层数的问题,研究证实通过刻蚀手段能够对MoS₂薄膜层数进行进一步加工,从而得到单层或特定层数的样品。本文综述了基于不同刻蚀原理的MoS₂薄膜刻蚀技术的国内外研究进展,分析讨论了不同刻蚀技术对刻蚀后MoS₂薄膜质量的影响,介绍了MoS₂刻蚀方法在场效应晶体管（FET）以及其他光电器件领域的实际应用和发展前景,最后对将来研究中需要着力解决的问题进行了展望。     

二硫化钼二维原子晶体化学掺杂研究进展

以二硫化钼（MoS₂）为代表的半导体二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）具有优异的光电特性,在新型电子器件领域展示出广阔的应用前景。二维MoS₂的性能调控与功能协同是实现其在电子器件领域实用化的关键。化学掺杂是调控二维MoS₂的性能并丰富其材料特性最为直接而有效的方法之一。本文重点介绍了基于表面电荷转移、面内取代以及层间插层策略的掺杂方法,讨论了各种掺杂方法的基本原理、最新进展以及局限性,最后展望了二维MoS₂掺杂研究面临的挑战与发展方向。     

化学气相沉积法合成二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维晶体材料所独有的二维平面结构赋予了这类材料诸多独特的性质. 近年来围绕二维过渡金属硫族化合物的相关研究发展迅速. 本文以二维MoS₂、WS₂为代表概述了利用化学气相沉积法合成过渡金属硫族化合物二维晶体的研究进展, 阐述了基本合成策略, 讨论了主要影响因素, 归纳了以MoS₂、WS₂为结构基元的二维合金及异质结构的合成方法, 最后阐明了利用化学气相沉积法合成二维晶体存在的主要问题并展望了这一领域的发展前景.     

金箔上单层MoS2的控制生长及电催化析氢应用

金属衬底上单层MoS₂的可控批量制备是探索其微观形貌、新奇物理化学特性以及潜在应用的重要前提. 最近, 我们利用低压化学气相沉积的方法, 在多晶金箔上实现了高质量、大面积/大批量、畴区尺寸可调(从几百纳米到几十微米)单层MoS₂的可控制备; 利用低能电子显微/衍射实现了直接生长的单层MoS₂畴区取向和畴区边界的原位识别; 利用金箔上合成的纳米尺寸MoS₂作为电催化析氢反应的催化剂, 实现了高效的析氢效果(塔菲尔斜率约61 mV/dec, 交换电流密度约38.1 μA/cm²). 本文将以这些研究成果为主线, 系统地阐述金箔上单层MoS₂的可控制备和转移、畴区的原位识别以及在电催化析氢反应中的应用, 并对该领域的未来发展趋势和所面临的挑战进行简要的展望.     

类石墨烯二硫化钨薄膜的化学气相沉积法制备及其应用

类石墨烯过渡金属硫属化合物如MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂等因为具有层数依赖的带隙结构而受到了广泛关注。尤其是本征态的WS₂为双极性半导体,它同时具有n型和p型电输运特性,有望在电子电路、存储器件、光电探测和光伏器件方面得以广泛应用。近年来,化学气相沉积技术已经被广泛用于制备大面积二维硫属化合物(如MoS₂, MoSe₂, WS₂ 和WSe₂)原子层薄膜。目前关于其他二维材料体系的综述文献介绍较多,但是针对WS₂介绍的综述文献还鲜有报道。因此,本文综述了类石墨烯WS₂薄膜的化学气相沉积法制备和相关器件的国内外研究进展,讨论了WS₂薄膜的化学气相沉积法制备机理及生长因素如硫粉含量、载气的成分、反应温度、基底材料等对薄膜成膜质量的影响,介绍了WS₂薄膜在晶体管、光电器件及与其他二维材料构成的异质结构器件的最新研究成果,并对可能存在的问题进行了分析和述评。     

Co9S8/MoS2异质结构的构筑及电催化析氢性能研究

利用前驱物形貌导向法,成功制备了Co₉S₈/MoS₂异质结构催化剂,该催化剂在碱性析氢反应（HER）中表现出优异的催化活性及稳定性,其在10 mA·cm^-2处的过电势仅为84 mV.通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电子自旋共振（ESR）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）和同步辐射（XAFS）等表征,证明了CoS₂/MoS₂在H₂氛围下煅烧形成Co₉S₈/MoS₂的过程中,CoS₂中Co的配位模式从部分八面体向Co₉S₈中的四面体转变,这种转变可活化MoS₂的惰性平面,从而使其更有利于吸附H^*.除此之外,接触角数据表明：该催化剂具有良好的亲水性,有利于电解液渗透及气体分子的迅速扩散,从而促进HER反应速率.由于异质结构间具有强烈的相互作用,该催化剂可表现出良好的结构稳定性.本工作基于Co₉S₈/MoS₂异质结构的成功构筑及对其HER催化机理的充分探讨,为后续硫化物异质结及其在电催化中的应用提供了良好的思路和研究基础.     

不同硫源水热合成的MoS2催化剂的形貌和加氢脱氧活性比较研究

分别采用硫脲、L-胱氨酸和硫磺为硫源水热合成了三种MoS₂催化剂,对其结构和形貌特征进行了表征,并以对甲酚为探针化合物,比较研究了三种MoS₂的加氢脱氧（HDO）催化活性。结果表明,硫源对MoS₂晶体结构的影响不大,但对其形貌和比表面积影响较大。与商业MoS₂相比,所制备的MoS₂催化剂都表现出更高的HDO活性;其中,以硫脲为原料合成的MoS₂具有较高的比表面积和花状结构,其催化活性最高,在300℃下进行对甲酚的HDO反应,脱氧度可达99.3%。     

分散型纳米二硫化钼的制备及其对模拟油浆的加氢处理催化性能

以二烷基二硫代氨基甲酸钼（Mo-DTC）和六羰基钼（Mo（CO）₆）为前驱体、水热法合成了分散型纳米MoS₂,采用X-ray射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）和程序升温脱附法（NH₃-TPD）等方法对其进行了表征。利用三种烯烃（辛烯、苯乙烯、反式二苯乙烯）、苯并噻吩和蒽等构建模拟油浆体系,结合气相色谱-质谱（GC-MS）分析,对分散型纳米MoS₂的模拟油浆加氢处理催化性能进行了研究。结果表明,不同预处理条件下制备出的催化活性样品均为2H-MoS₂,但各样品的结晶度、颗粒尺寸、硫化程度及其酸性质等均有所不同,其中,总酸量差别较小;以Mo-DTC和Mo（CO）₆为前驱体的优选硫化条件分别为380℃/30 min 和370℃/30 min,所得到的催化剂对烯烃和噻吩的加氢活性较高。其中,Mo-DTC基纳米MoS₂催化剂的烯烃加氢饱和转化率高达98.10%,加氢脱硫率为94.51%,而蒽的部分加氢饱和转化率则较低,为29.47%,且无八氢蒽（8HN）或全氢蒽的生成。Mo（CO）₆基纳米MoS₂催化剂的加氢效果则略差,烯烃加氢饱和转化率为94.01%,加氢脱硫率为89.01%,对蒽的加氢饱和转化率为24.20%,无8HN或全氢蒽的生成。总体而言,由Mo-DTC所制备的MoS₂催化剂具有烯烃高效饱和、含硫化合物高效脱硫、芳烃浅度加氢饱和的效果,且油浆加氢处理反应的选择性及催化稳定性均更高。     

石墨烯/MoS2异质结的界面相互作用及其肖特基调控的理论研究

本文基于第一性原理方法,系统研究了外电场对石墨烯/MoS₂范德瓦耳斯异质结界面相互作用及其电子性质的影响.计算结果表明石墨烯和MoS₂之间通过微弱的范德瓦耳斯力结合形成异质结,石墨烯/MoS₂异质结的能带基本上是单层石墨烯和单层MoS₂能带结构的简单叠加并形成了N型肖特基势垒;由于异质结的石墨烯层的电子向MoS₂层转移,导致石墨烯表面带正电,MoS₂表面带负电,在异质结内部形成了方向由石墨烯指向MoS₂的内建电场.此外,对异质结施加不同强度的负电场时,体系的接触类型逐渐由N型肖特基接触类型转变为欧姆接触;对异质结施加不同强度的正电场时,体系的P型肖特基势垒呈降低趋势,体系的N型肖特基势垒呈现先缓慢升高再急剧下降的特点,在电场强度提高至5.0 V·nm^-1附近时,接触类型由N型肖特基接触转变为P型肖特基接触.此项工作将对相关二维场效应晶体管的设计提供参考.     

Transformation of Phosphaalkynes into 1H- and 2H-Phosphirenes1

Abstract

The 2H-phosphirene 4 is synthesized from the spirocyclic 3H-1,2,4-diazaphosphole 1 by low temperature photolysis. The isomeric 1H-phosphirenes 7 are formed by a [2+1]-cycloaddition process of chlorocarbenes, generated from diazirines. onto the triple bond of phosphaalkynes. When the 1-chlon-1H-phosphirenes 7 are allowed to react with a series of nucleophiles substitution occurs yielding the 1H-phosphirenes 9, 11 and 12. The existance of a phosphirenium cations, for instance 13 is discussed.     

Synthesis and characterization of semicarbazone metal complexes of Sn(IV) and Zr(IV)

Three semicarbazonyl ligands were synthesized and used to form six novel organometallic complexes with Ph2SnCl2 and Cp2ZrCl2. All these complexes were characterized by IR,1H NMR,MS and elemental analysis.     

氨丙基官能化SBA-15介孔分子筛的合成及催化性能的研究

以氨丙基-三乙氧基硅烷为有机硅源，采用共价接枝法，合成了杂化NH2-CH2-CH2-CH2-SBA-15介孔分子筛，并用于催化苯甲醛与氰乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应．反应结果表明，除个别有机基团负载量较高的样品外，该催化剂对Knoevenagel缩合反应有很高的催化活性，反应75min后，苯甲醛的转化率可以达到80％以上．此外，还考察了反应温度、溶剂、反应物配比和催化剂用量对反应活性的影响，以及催化剂的重复使用情况．结果表明，反应可以在低于75℃的温和条件下进行；有明显的溶剂效应；氰乙酸乙酯／苯甲醛的摩尔比太高不利于反应的进行；反应活性不仅与催化剂上氨丙基活性中心的密度有关，而且与杂化分子筛的比表面积、孔径和孔容大小有关．催化剂在重复使用三次时，苯甲醛的转化率仍可达到60％以上．     

聚2，2’－二硫代二苯胺的化学合成与表征

从2-氨基苯硫酚出发制备二硫代二苯胺，以此为原料与重铬酸钠在低温溶液中合成聚二硫代二苯胺，并对产物进行了红外光谱、热重、X射线、光电子能谱和扫描电镜分析表征。     

密闭消解ICP-AES测定土壤及沉积物中主量和微量元素

利用高压密闭消化系统,采用王水-H2O2和HF-HNO3-H2O2两种消化液消化土壤标准物质GBW07403和GBW07404,用ICP-AES测定,研究土壤元素的测定方法。结果表明,土壤中的Al、As、Ca、Cr、Cd、Co、K、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Mo、Ni、P、Pb、Zn测定值与给定的标准值吻合,两种消化液测定值的相对标准偏差均小于2.6%。     

双烯醇酮乙酸酯的极谱催化波及应用研究

采用线性扫描极谱技术,研究了在H2O2存在下双烯醇酮乙酸酯的极谱催化波。结果表明,在pH 4.0±0.5的B-R缓冲溶液、8.0×10-3mol/L H2O2溶液和0.1 mol/L KCl底液中,双烯醇酮乙酸酯于-1.01 V处产生一极谱催化波;其一阶倒数峰电流与双烯醇酮乙酸酯的浓度在1.0×10-8~1.0×10-7mol/L范围内有良好的线性关系,iP′=1.384×1011c 2.374×104(nA/s),相关系数r=0.9991;讨论了极谱催化波的产生机理。     

PdH_2和YH_2分子热力学稳定性的理论研究

由于纯钯的渗氢速率较低,关于钯合金渗氢材料[1-3]的研究引起广泛关注,如钯钇合金.已有研究报道[3,4]PdH2和YH2分子可能的电子结构、势能函数与光谱性质,并提供了可靠的研究方法.     

有机-无机杂化钨(钼)过氧配合物催化合成己二酸

以1,10-菲啰啉(Phen)作N,N配体制备了双核同多钨(钼)杂化过氧配合物H2M2O3(O2)4.2Phen(M:W、Mo),为己二酸的绿色合成提供了一类双功能催化剂。通过元素分析、重量法、化学滴定法、TG/DSC、IR和UV-Vis测试技术对其组成和结构进行了表征。在不使用有机溶剂和相转移催化剂的条件下,考察了它们催化30%的H2O2氧化环己烯、环己醇和环己酮合成己二酸的催化活性。实验结果表明,钨过氧配合物的催化活性较好,钼过氧配合物的催化活性差;以H2W2O3(O2)4.2Phen.H2O作催化剂,反应条件为n(底物)∶n(催化剂)∶n(H2O2)=100∶1.2∶440,反应温度为90℃,反应12 h,从环己烯、环己醇和环己酮到己二酸的收率分别为89.9%、53.5%和64.8%。     

SnO2-SnS2复合纳米粒子的制备及光电性质研究

采用离子交换法制备了SnO₂-SnS₂复合纳米粒子.用XRD、TEM和X-EDAS测定了样品的组成、结构、形貌和尺寸,结果表明,样品为SnS₂部分包覆SnO₂的球形复合纳米粒子,其平均粒径为5nm.研究了该复合纳米粒子的紫外-可见漫反射光谱和光电化学性质,观察到SnO₂-SnS₂复合纳米粒子的光吸收比SnO₂的明显向长波区扩展;制成工作电极后的光电流值和光电转换效率(IPCE)都比相应的纯组分纳米粒子电极显著提高.