碲化锗场效应晶体管的制备及电学性能

采用微机械剥离法得到横向尺寸为10 μm的碲化锗(GeTe)纳米片. 通过电子束曝光和真空溅射镀膜的方法, 以钛金合金为接触电极, 制备基于二维碲化锗(2D-GeTe)纳米材料的场效应晶体管(FET), 并测定了其电学性能. 结果表明, 剥离所得GeTe纳米材料具有良好的结晶性, 光学带隙为1.98 eV, 属于p型半导体; 该场效应晶体管展现出了6.4 cm²·V^?1·s^?1的载流子迁移率和670的开关电流比的良好电学性能.     

二维过渡金属硫族化合物缺陷工程

二维过渡金属硫族化合物(two-dimensional transition metal dichalcogenides,TMDs)具有厚度在原子级别、禁带宽度随层数在1～2 eV内变化、高载流子迁移率(如MoS₂载流子迁移率达到了200 cm²·V^-1·s^-1)等特点,在光学、电学等领域具有广泛应用。TMDs的超薄特性使此类材料与块体材料相比,更容易受到缺陷调控的影响,改变材料原有性能。在本综述中,首先介绍了TMDs的晶体结构和相结构,并根据维度特征对缺陷的类型进行了分类;接着从缺陷的抑制和修复,以及缺陷的制造两方面出发,总结了缺陷调控TMDs材料性能的最新研究进展;在此基础上,介绍了缺陷工程在电学、光学、磁学、电催化等领域的具体应用;最后,本综述讨论了缺陷工程在应用过程中面临的实际问题,并对其未来的研究及发展方向进行了展望。     

硅纳米线和聚3-十二烷基噻吩混合薄膜在场效应晶体管中的应用研究

为了提高聚3-十二烷基噻吩的场效应迁移率, 将硅纳米线混入聚3-十二烷基噻吩的溶液中制成薄膜. 退火后的聚3-十二烷基噻吩能够自组装成有序的微晶结构, 有利于电子传输. 聚3-十二烷基噻吩薄膜在场效应晶体管中能够获得0.015 cm²·V^-1·s^-1的迁移率, 而混合薄膜能够获得高达0.68 cm²·V^-1·s^-1的迁移率. 这是因为硅纳米线优异的电子传输性能使得电子通过硅纳米线就像通过快速通道一样, 从而能够缩短电子在场效应晶体管中的传输时间, 提高传输速度. 此外, 使用离子胶作为介电层也能够提升场效应晶体管的性能, 混合薄膜能够获得高达6.2 cm²·V^-1·s^-1的迁移率.     

金属相1T´ MoS2增强类石墨相C3N4的可见光催化性能

通过煅烧和静电自组装的方法制备了1T′ MoS₂超薄纳米片和类石墨烯相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片的复合材料. 该材料在光催化实验中展现出6.24 μmol?g^?1?h^?1的产氢速率, 优于贵金属铂修饰的g-C₃N₄纳米片的性能(4.64 μmol?g^?1?h^?1). 此外, 该复合材料在光催化降解有机染料甲基橙的实验中表现出0.19 min^?1的催化速率, 而纯g-C₃N₄纳米片只有0.053 min^?1的催化速率. 材料光催化性能的提升可归结于1T′MoS₂ 和g-C₃N₄之间的协同效应, 包括光吸收的增强以及因1T′MoS₂优异电子导电性而得到的高效电荷分离.     

聚(茚并芴-三苯胺)的合成及性能

设计并合成了一类新的可用于有机场效应晶体管(OFET)的聚合物半导体材料聚(茚并芴-三苯胺)(pIFTPA1~4), 通过核磁共振谱和凝胶渗透色谱等对聚合物进行了表征, 同时对其场效应薄膜晶体管性能进行了测试. 结果表明, 这些聚合物形成了无定形半导体膜, 在空气中稳定, 其载流子迁移率远高于聚三苯胺(pTPA)类材料, 其中pIFTPA1载流子迁移率高达4×10^-2 cm²/(V·s), 开关比为10⁶.     

芳基桥联的二薁二酰亚胺的设计合成及场效应晶体管性能研究

在本工作中,发展了一种新的合成策略,利用薁各位点的反应活性差异选择性地在薁的1-位进行官能团化,合成了由苯环（B）或噻吩并[3,2-b]噻吩基团（TT）桥联的二薁二酰亚胺化合物AzAzBDI-1、AzAzBDI-2和AzAzTTDI.AzAzBDI-2的单晶结构显示其具有扭曲的共轭骨架,相邻的两个分子通过分子间薁的七元环和五元环的π-π相互作用形成二聚体,二聚体与二聚体之间通过强的π-π相互作用形成滑移的一维堆积.用紫外-可见光吸收光谱和循环伏安法对三个化合物的光谱和电化学性质进行表征,计算出各分子的轨道能级和带隙.基于三个化合物的有机场效应晶体管器件（OFET）均表现出n-型主导的双极性有机半导体特性.其中AzAzTTDI表现出最优的OFET性能,其电子和空穴迁移率分别为0.087 cm²·V^－1·s^－1和8.8×10^－3 cm²·V^－1·s^－1.     

基于有机/无机杂化钙钛矿有序结构的异质结及其光伏性能的研究

研究了一种新型的有机/无机杂化钙钛矿材料(3-BrC₃H₆NH₃)₂CuBr₄薄膜的聚集态形貌和良好的微观有序性特征, 霍尔迁移率测试结果表明该材料为p型半导体, 空穴迁移率为0.0025 cm²•V^－1•s^－1. 利用其在紫外-可见光谱范围内与C₆₀薄膜具有良好的光吸收互补性, 制备并研究了(3-BrC₃H₆NH₃)₂CuBr₄/C₆₀层状异质结结构中的暗态传输和光伏性能. 对不同退火温度下杂化钙钛矿薄膜的聚集态特性和器件性能之间的联系进行了探讨, 结果表明在低温退火条件下, 由于钙钛矿结构材料中有机组分排列更加有序, 器件显示更好的性能.     

Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Representative Semiconductors for High-Performance Organic Thin-Film Transistors and Circuits

Since the first report of diketopyrrolopyrrole(DPP)-based conjugated polymers for organic thin-film transistors(OTFTs), these polymers have attracted great attention as representative semiconductors in high-performance OTFTs. Through unremitting efforts in molecular-structure regulation and device optimization, significant mobilities exceeding 10 cm²·V^–1·s^–1 have been achieved in OTFTs, greatly promoting the applied development of organic circuits. In this review...     

Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

含有酰亚胺结构单元的氮杂和硫杂稠五环分子的合成与性能研究

设计合成了含有酰亚胺结构单元的氮杂和硫杂稠五环共轭分子1和2, 并对它们的物理化学性质进行了研究. 实验结果显示酰亚胺基团的引入不仅使得分子具有良好的溶解性, 而且有效地降低分子的HOMO和LUMO能级. 化合物1的单晶结构显示其共轭核具有良好的平面性. 单晶中, 化合物1通过强的π-π相互作用形成二聚体, 二聚体之间存在强的氢键相互作用. 基于化合物2的薄膜场效应晶体管表现出p-型场效应晶体管行为, 其最高迁移率为2.75×10^-3 cm²·V^-1·s^-1.     

载体焙烧温度对Rh-Mn-Li/SBA-15催化CO加氢性能的影响

SBA-15分别于550、700、800和900℃进行焙烧,然后以等体积共浸渍法将Rh、Mn和Li负载其上。催化剂的性能用CO加氢反应进行评价。催化剂分别用N₂物理吸附、X射线衍射、透射电子显微镜、H₂化学吸附和傅里叶变换红外光谱进行表征。即使在900℃下进行焙烧,SBA-15的结构仍得到保持。但是,当焙烧温度从550℃升高到900℃,SBA-15的比表面积、孔径和总孔容分别从842.6 m²·g^-1、9.57 nm和1.18 cm³·g^-1降到246.4 m²·g^-1、5.62 nm和0.34 cm³·g^-1。此外,Rh颗粒的尺寸都在1.5-4.0 nm范围内,并且随着载体的焙烧温度增加而增加。另外,Rh颗粒更倾向位于高温焙烧载体的介孔内,这可能是因为经过高温焙烧,载体微孔下降。所以,H₂和CO更易与负载在高温焙烧后的载体上的Rh颗粒接触。因此,当载体焙烧温度达到900℃时,Rh-Mn-Li/SBA-15催化剂有非常高的C₂₊含氧化合物的活性和选择性。     

SnS2纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能

SnS₂ is considered as an attractive anode material to substitute commercial graphite anodes of lithium-ion batteries due to its high specific capacity of 645 mAh·g^-1 as well as low cost. Nevertheless, it suffers poor large volume expansion during the lithiation/delithiation processes, leading to the loss of electrical contact and rapid capacity fading. Herein, by using a facile one-step solvothermal method, SnS₂ nanoflower/graphene nanocomposites (SnS₂ NF/GNs) were prepared, where flower-like SnS₂ hierarchical nanostructures consisting of ultrathin nanoplates, are tightly enwrapped in graphene nanosheets. As anode materials for lithium-ion batteries, the SnS₂ NF/GNs electrode exhibit superior electrochemical performance, with a reversible capacity of 523 mAh·g^-1 after 200 charge-discharge cycles. The enhanced Li storage performance was attributed to the synergistic effect of SnS₂ and graphene. The SnS₂ NF can effectively accommodate the volume change and shorten Li⁺ diffusion distance, while graphene nanosheets can further alleviate the volume expansion of SnS₂ and improve the electronic conductivity.     

纳米MgO掺杂改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料

将氢氧化物共沉淀法制备的(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)（OH）₂在500℃热处理5 h得到具有尖晶石结构、纳米尺寸的氧化物M₃O₄(M=Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3).将其与LiOH及不同量的纳米MgO混合均匀,并在850℃热处理24 h制备了Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1/xMg_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）正极村料.随着Mg掺杂量的增大,正极材料的晶胞参数增大;少量的Mg掺杂增大了锂离子的扩散系数,而过度掺杂却使锂离子扩散系数有所降低,其中Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Mg_0.02O₂的锂离子扩散系数最大,其脱出和嵌入扩散系数分别为D_Li-dein=29.20×10^-11cm²·S^-1和D_Li-in=4.760×10^-11cm²·s^-1;其以3C倍率充放电的平均放电比容量为139.3 mAh·g^-1,比未掺杂的原粉约高9.5 mAh·g^-1;另外其循环性能也得到了大幅度改善.     

钒-氮共掺杂碳基介孔纳米材料的制备及氮还原电催化性能

电化学固氮技术由于可在温和条件下进行,为肥料低成本生产提供了新策略,但高稳定性和高活性电催化剂的选择是其关键技术。 本文采用溶胶凝胶法合成了钒掺杂ZIF-8,以此为前驱体进一步高温碳化,合成了纳米介孔钒-氮共掺杂碳基电化学还原氮(NRR)催化剂。 利用透射电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱和Raman光谱等对催化剂进行了表征分析。 所得催化剂呈现出高度无序的三维多孔碳结构。 催化剂中存在适量的V⁵⁺、碳化氮和吡啶氮对NRR起到明显促进作用。 当前驱体中钒锌比为0.125,在N₂气气氛保护下1100 ℃热处理获得催化剂具有最佳NRR性能,在0.1 mol/L KOH电解质溶液中,当外加电压为-0.4 V时,氨的生产速率可达7.092 μmol/(cm²·h),法拉第效率为23.88%,且催化剂具有良好的稳定性。     

YSZ传导膜H_2S固体氧化物燃料电池

研究了Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)氧离子传导膜H2S固体氧化物燃料电池性能。掺杂NiS、电解质、Ag粉和淀粉制备了双金属复合MoS2阳极催化剂,掺杂电解质、Ag粉和淀粉制备了复合NiO阴极催化剂,用扫描电镜对YSZ和膜电极组装(MEA)进行了表征,比较了不同电极催化剂的性能和极化过程,考察了不同温度对电池性能的影响。结果表明,双金属复合MoS2/NiS阳极催化剂在H2S环境下比Pt和单金属MoS2催化剂稳定,复合NiO阴极催化剂比Pt性能好,在电极催化剂中加入Ag可显著提高电极的导电性;与Pt电极相比,复合MoS2阳极和复合NiO阴极催化剂的过电位较小,阳极的极化比阴极侧小;温度升高,电池的电流密度与功率密度增加,电化学性能变好。在750℃、800℃、850℃和900℃及101.13 kPa时,结构为H2S、(复合MoS2阳极催化剂)/YSZ氧离子传导膜/(复合NiO阴极催化剂)、空气的燃料电池最大功率密度分别为30 mW/cm2、70 mW/cm2、155 mW/cm2及295 mW/cm2、最大电流密度分别为120 mA/cm2、240 mA/cm2、560 mA/cm2和890 mA/cm2。     

Three-photon absorption in a push-pull type chromophore containing tricyanofuran acceptor

Three-photon absorption（3PA） of a push-pull chromophore,2-（3-cyano-（3-（4-（dimethylamino）styryl）-5,5-dimethylcyclohex- 2-enylidene）methyl）-5,5-dimethylfuran-2-ylidene) malononitrile（CFM） including TCF group was measured by the nonlinear transmission method using a femto-second Ti:Sapphire oscillator-amplifier laser system.Its three-photon absorption cross-sections at 1300 ran were 36.8×10^-79 cm⁶ s² in the solution of DMF and 12.3×10^-79 cm⁶ s² in the solution of CH₂Cl₂,respectively.The large values were got by experiments in this paper,which is a new exploration for these kinds of materials.The molecule has the potential application foreground of 3PA areas and optical power limiting.     

MoS_2/TiO_2复合催化剂的制备及其在紫外光下的光催化制氢活性

为了研究复合光催化剂在光催化中的制氢效率,采用水热法制备了Mo S2纳米片,然后通过水热法在Mo S2纳米片上负载了TiO_2纳米颗粒,形成了Mo S2/TiO_2异质结复合催化剂。采用冷场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman),X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构和光学性能表征并进行分析。通过光催化制氢测试对光催化剂进行评价,实验结果表明,在波长为365 nm的紫外光照射下,最高光催化制氢速率为1004μmol·h-1·g-1,对应的催化剂的Mo S2含量为30%,其催化速率远大于单一的Mo S2和TiO_2,表明Mo S2/TiO_2复合催化剂在紫外光照下能显著提高光催化产氢性能。基于Mo S2/TiO_2复合光催化剂优越的光催化产氢性能,本文对复合光催化剂的产氢机理做了研究和分析。