二维材料

摘要： 新型二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)是一种二维层状结构材料,它的稳定性、机械性能、电导率、吸附量、比表面积等性能在各个方面都有一定的优势,还有着新奇的层状结构,已经被广泛应用于光电催化、能量存储、电磁干扰屏蔽等其他方面.主要综述了近年来MXenes材料在光催化应用领域中的最新理论和实验工作,包括光催化分解水、二氧化碳还原、处理污染物、光热治疗等诸多方面.最后,对MXenes及其复合材料在新兴领域的未来发展和研究方向提出了独特的见解和展望.

摘要： 以MAX相Ti_(3)AlC_(2)为前驱体,经选择性刻蚀后制得Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene基体,采用一种简单的机械复合法合成了甲壳素/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料。利用XRD、SEM等技术对复合材料进行了表征,并测试了其电化学性能。结果表明:甲壳素的加入可以促进复合薄膜层间距的增大,甲壳素溶液与Ti_(3)C_(2)T_(x)溶液的最佳质量比为4∶6;刻蚀后Ti_(3)C_(2)T_(x)具有独特的多层手风琴结构,复合薄膜表面也没有明显甲壳素晶体结构;复合材料作为锂金属电池负极材料具备优异的电化学可逆性和容量保持率,在1 mA/cm^(2)电流密度下循环300次后库伦效率为98.3%,平均放电比容量达到760 mAh/cm^(2)。

摘要： 为了探索二维材料作为被动调Q激光器的可饱和吸收体的更多可能性,利用预研磨液相剥离法(LPE)制备出锑烯纳米片,并借助拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、UV-Vis-NIR分光光度计对样品的物相组成、微观结构及吸收性能进行表征。将锑烯纳米片作为可饱和吸收体首次在1.3μm发射波长的Nd∶GYAP全固态激光器实现被动调Q,其最短脉冲宽度为589 ns,重复频率为424 kHz,峰值功率为1.14 W,平均输出功率为284 mW,最大单脉冲能量为669.43 nJ。实验证明了锑烯纳米片具有在近红外区域作为全固态调Q激光器的可饱和吸收体的潜力。

摘要： 为进一步推动MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))在纺织领域中功能化和智能化方面的应用,结合国内外相关文献,着重介绍MXene的制备方法,包括HF腐蚀法、原位产生HF腐蚀法、熔融盐法、电化学法、浓碱法等;详细综述了MXene在纺织领域的力学、电学、阻燃抑烟、储能等方面的研究进展;总结了MXene在以纺织油墨、纤维、涂层等为载体的智能织物和柔性传感器等应用中的优异性能。最后指出了MXene在树脂基体中分散性较差,在空气中易被氧化和使用耐久性等不足及其未来发展方向。

摘要： 为了更有效地抢占新型资源,各个国家都致力于航空、航天和海洋等空间的探索,以占据最大的优势位置。光电系统在资源占领过程中起决定性作用。针对其核心部件——光电探测器,介绍了量子点、石墨烯、过渡金属硫化物和黑磷等新型探测器材料的基本结构、特点以及发展现状,并就未来发展方向和应用领域进行了预测。

摘要： 二维层状过渡金属碳化物(氮化物)MXenes以其独特的物理和化学性能成为新型储能器件电极材料的重要候选材料,目前研究最广泛的MXenes材料为美国Drexel大学Gogotsi课题组于2011年以MAX相陶瓷材料Ti_(3)AlC_(2)为前驱体制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)。结合本课题组对Ti_(3)C_(2)T_(x)/SnO_(2)复合材料储锂性能的探索,本文综述了近年来二维与三维MXenes作为储能材料的新型制备手段,分析了三维MXenes及复合体系的储能优势,然后总结了目前比较主流的MXenes能量存储机制。大量资料表明:目前主要以HF或者LiF+HCl作为刻蚀剂,制备手风琴结构或类黏土结构的二维MXenes,采用不同改性手段减少二维MXenes纳米片重复堆积、形成良好对齐的交替排列结构是提高其电化学性能的有效策略;而制备三维体系的MXenes及复合材料则主要使用模板法,此类结构除了可抑制纳米片叠合之外,还有丰富的通道,有利于电解质的快速扩散与载流子的快速传输,再加上MXenes优异的电导率(约10^(5) S/cm)、低的锂离子扩散能垒以及独特的金属离子吸附特性,使其能够成为理想的活性材料或电极。最后,本文对MXenes系储能材料的未来机遇和挑战进行了简要的展望。

摘要： 中远红外激光和光电器件在军事和民用等领域都有广泛的应用。中远红外非线性光学晶体作为中远红外激光器的核心部件变得越来越重要,而硒化镓(GaSe)正是综合性能优异的中远红外非线性光学晶体。此外,二维GaSe材料凭借其优异的光电性能在光电器件(如光电探测器)等领域也有重要应用。尽管GaSe有很多优点,在中远红外方面具有巨大的应用前景,但高光学质量大尺寸的GaSe单晶生长技术仍需进一步研究。通过国内外研究者的努力,GaSe的合成和生长方法不断改进。由于Se易挥发,调控GaSe化学计量比十分重要,调控的途径有:(1)通过补充Se蒸汽来平衡Se蒸汽压从而调控GaSe化学计量比;(2)通过限制Se蒸汽的自由空间有效抑制Se的挥发。其次GaSe的硬度较低,难以切割加工,这也是影响其广泛商业化应用的重要原因。在提高GaSe硬度方面,学者们做了大量的掺杂研究,研究发现通过掺杂可有效提高GaSe晶体的硬度,同时还可以提升一定的光学性能。在二维GaSe方面,虽然目前已经通过各种方法制备出了二维GaSe纳米片,并在电子、光电器件等方面有不错的研究成果,如紫外和红外高响应率光电探测器、气敏传感器、柔性光电器件与光电化学型电极等。但获得高质量、大尺寸和厚度可控的二维GaSe材料仍然困难。本文首先简要介绍了GaSe的结构与性质,然后主要从GaSe块体材料和二维材料两个方面,综述了GaSe材料的制备、掺杂研究、中远红外和太赫兹(THz)波段应用以及在电子器件、光电器件领域的研究进展,最后对GaSe未来研究和应用进行了展望。

摘要： 超薄层状过渡金属二硫化物(TMD)材料在(光)电子器件、催化、能量转化和存储等方面具有极大的应用前景,也是研究凝聚态物理相关基本问题的模型材料1–4。TMD材料由于具有不同的晶相结构,并因此展现出多样的物理化学性质,是近期二维材料的研究热点5–8。对TMD纳米材料的本征物理化学性质的深入研究,将极大地推动该类材料的基础研究和应用探索。宏量制备大尺寸和高质量晶体是至关重要的科学问题。

摘要： 石墨炔是一种新型二维纳米材料,具有独特的结构与光电性能。本文对其制备方法和性能进行总结,并对石墨炔在光电化学领域中的研究进展进行总结,展望其在相关方向的应用前景。

摘要： 本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明,ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结,并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移,使得graphene层表面带正电,ZnO层表面带负电,在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时,异质结呈现欧姆接触;当掺入S、Se、Te原子时,异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型,且有效降低了肖特基势垒的高度,特别是Te原子掺入后,p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。

摘要： 以石墨烯、氧化石墨烯、硒化铋、硫化钨和黑磷等为代表的二维材料，不仅具有优异的光热转换性能，同时还具有良好的生物相容性、生物可代谢甚至生物可降解性，在生物医学特别是癌症的光热治疗等方面的应用引起了医学界的极大关注。因此，近年来对一些二维材料如黑磷、硒化铋和石墨烯等的光热效应进行了系统的研究，并将其与传统的生物医用高分子如PLLA、PLGA和PDLLA-PEG-PDLLA水凝胶等相结合，构建一类新型的二维材料/生物医用高分子的复合光热体系，并对其在肿瘤的光热治疗、癌症术后处理、药物运载和控释等方面的应用做了系统研究。

摘要： 文章揭示了SiC热解石墨烯的界面/边界结构及电子态，预测了二维材料物理特性的异质界面效应，明确了二维材料电子结构及特性的应变效应，揭示二维晶体形变及力致非均匀应变特征。

摘要： 以石墨、二硫化钼(MoS2)为代表的二维材料因具有独特的层状结构,其内部电子仅能在两个维度的纳米尺度上进行平面运动,层间相互作用易受到界面原子排列结构影响,进而决定其摩擦学性能.基于少层石墨烯和MoS2材料,采用机械剥离-转移堆垛的方法构建1+1层石墨烯/MoS2异质结和1+N(N=1～4)层非公度转角MoS2同质结的摩擦界面结构,通过拉曼光谱实验测量声子振动频率变化,研究不同微观结构二维材料的声子耦合作用,结合一维原子链模型测量层间粘附力和剪切力,进而获得层间摩擦学特性调控机理.实验发现,石墨烯/MoS2异质结层间剪切力相比于MoS2减小两个数量级,MoS2非公度界面相比于公度界面层间摩擦系数降低75％,退火等热处理过程可明显增强摩擦界面的层间范德华力作用.该研究结果对层间微弱作用力测量,以及二维超滑材料摩擦机理有促进作用.

摘要： 近年来,基于二维材料的光电探测器引起了广泛的兴趣.本文制备了一种基于薄层MoTe2的光电转换器,其中铁电聚合物P(VDF-TrFE)作为顶栅.铁电体的剩余极化可以有效地耗尽沟道从而减少一个数量级以上的器件暗电流.因此,MoTe2光电转换器对可见光和近红外的光响应甚是可观.器件有着良好的光响应范围(0.6-1.5μm),在1060nm的入射光下,响应率和探测率可达16.4mA·W-1和1.94×108Jones.器件在无外加栅压下工作,有利于实际应用中的高可靠性和低损耗.

摘要： 重点介绍了国外可穿戴装备用新材料技术发展现状,涉及可修复材料、柔性皮肤材料、柔性电池材料、3D打印材料与新型二维材料的制备方法与性能研究等.

摘要： 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)是目前应用最广泛的制备半导体薄膜材料的方法之一,通过CVD法合成的过渡金属硫族化合物(Transition Metal Chalcogenides,TMDCs)具有厚度均匀、纯度高、缺陷少、结晶性好等优点.然而,实现CVD生长TMDCs的高产率、无损转移仍是这类材料在电子器件领域实用化上面临的主要问题.本文以水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)的复合结构作为二维材料的转移媒介,并首次实现了CVD生长MoS2和其他二维材料的物理转移,产率高达90％,转移前后的形貌、光谱性质和电学性能得以良好保持.这一转移方法的建立,对这类二维材料的基础研究和实际应用具有重要的科学意义.

摘要： 石墨烯，是近年来科学界最重要的发现且最受重视的材料之一，这种原子层厚度的材料是目前最薄纯二维材料，同时兼具有优秀的机械强度、高速的电子迁移率以及很好的导电性等，无疑是未来在电子产品应用上带来很大的影响。随着研究的不断进展，石墨烯的制备越来越容易实现，从最初的机械剥离到後来的无污染、反应条件更为适宜的化学合成方法等，使得石墨烯可以实现低成本量产化，且其应用领域也在不断扩展，就如同本文所介绍可将石墨烯作为透明导电薄膜应用在发光二极体上，进而提升发光效率。

摘要： 石墨烯是由单层碳原子构成的二维蜂窝状结构，被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元。文章对石墨烯的历史、制备方法、能带结构和奇异特性做了详细论述，最后又介绍了石墨烯在传感器、场效应管及其集成电路、场发射源及真空电子器件、超级电容、生物器件、抗菌物质和复合材料等领域广泛的应用前景。

摘要： 二维(2D)材料族的最新成员,包括过渡金属碳化物和氮化物(称为MXenes),由于其取决于化学组成和官能化而可调节的电学和物理性质引起越来越多的关注.二维分层Nb2CTx Mxene由于其官能团表面终止官能团以获得一些非凡的性质.在此,通过氢氟酸刻蚀Nb2A1C,得到MXene并对其进行氧化,制备了Nb2O5纳米颗粒包覆碳层的复合结构材料(C/Nb2O5).将其配制成电流变液并进行了电流变性能研究,结果表明:基于C/Nb2O5的悬浮液表现出了优异的电流变性能,电场作用下屈服应力可达2.0×103Pa.更重要的是,基于Nb2O5/C的ER流体的动态剪切应力可在整个剪切速率范围内保持稳定,这对于许多工程应用是有价值的.

摘要： 二维(2D)材料族的最新成员,包括过渡金属碳化物和氮化物(称为MXenes),由于其取决于化学组成和官能化而可调节的电学和物理性质引起越来越多的关注.二维分层Nb2CTx Mxene由于其官能团表面终止官能团以获得一些非凡的性质.在此,通过氢氟酸刻蚀Nb2A1C,得到MXene并对其进行氧化,制备了Nb2O5纳米颗粒包覆碳层的复合结构材料(C/Nb2O5).将其配制成电流变液并进行了电流变性能研究,结果表明:基于C/Nb2O5的悬浮液表现出了优异的电流变性能,电场作用下屈服应力可达2.0×103Pa.更重要的是,基于Nb2O5/C的ER流体的动态剪切应力可在整个剪切速率范围内保持稳定,这对于许多工程应用是有价值的.

摘要： 生成二维条码的方法，包括：获得包括第一数据码字和错误纠正码字的数据块，该第一数据码字具有第一信息，该错误纠正码字能够检测和纠正所述第一数据码字的错误；获得用第二数据码字替换所述数据块的一部分的替换数据块，该第二数据码字具有第二信息；以及根据所述替换数据块生成二维条码。读取二维条码的方法，包括：读取二维条码；从替换数据块中的预定位置提取第二数据码字；从提取的所述第二数据码字获得所述第二信息；根据所述替换数据块获得所述第一数据码字；以及从获得的所述第一数据码字获得所述第一信息。

摘要： 生成二维条码的方法，包括：获得包括第一数据码字和错误纠正码字的数据块，该第一数据码字具有第一信息，该错误纠正码字能够检测和纠正所述第一数据码字的错误；获得用第二数据码字替换所述数据块的一部分的替换数据块，该第二数据码字具有第二信息；以及根据所述替换数据块生成二维条码。读取二维条码的方法，包括：读取二维条码；从替换数据块中的预定位置提取第二数据码字；从提取的所述第二数据码字获得所述第二信息；根据所述替换数据块获得所述第一数据码字；以及从获得的所述第一数据码字获得所述第一信息。

摘要： 本发明公开了一种二维聚合物纳米片材料的电化学剥离方法和二维聚合物纳米片材料。该电化学剥离方法包括：(1)以缠绕导电金属丝的二维聚合物作为工作电极，并至少与对电极、电解液共同构建电化学反应体系；其中，电解液为包含四丁基铵离子的乙腈溶液；(2)将工作电极、对电极分别与电源的负极、正极电连接，在工作电极和对电极之间施加选定电压，进而从二维聚合物上剥离获得二维聚合物纳米片材料。本发明的电化学剥离的方法利用四丁基铵离子和乙腈的协同作用，作为统一电解体系提出，制备的二维聚合物纳米片材料不仅产量高、剥离得到的少层二维聚合物薄膜的比例高、面积大，而且制作工艺简单、成本低、安全性高且适合大量生产。

摘要： 本发明提供了一种二维磁性材料合成方法及制备的二维磁性材料，所述方法包括：将磁性材料粉末与固体催化剂混合，并在流动的惰性气体环境下，加热，采用气相沉积方法于衬底表面形成二维磁性材料，所述固体催化剂为含卤素无机盐。现有二维磁性材料合成方法多采用机械剥离二维磁性材料，具有产量低、可控性差等缺点。本发明相对于现有技术，所用的原材料丰富，廉价易得，环境友好，重复性好，产品稳定可靠；开辟了一种新的二维磁性材料的制备方法，所合成的二维磁性材料可用于自旋电子器件，片上光通信等器件。

摘要： 本发明属二维半导体薄膜制备技术领域，具体涉及一种二维材料半导体薄膜的大规模制备及图案化方法，包括如下步骤：基板预处理；在预处理后的基板上用负胶光刻目标图案；在带有光刻胶图案的基板上用溶液自组装技术制备二维半导体薄膜：基板首先浸泡在聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液，然后浸泡在MoS2水溶液中，这个过程可多次重复；将基板上得到的薄膜在丙酮中浸泡去除光刻胶，最终得到目标MoS2图案。本发明的有益效果在于制备方法简单，可以在任何基板上操作；薄膜厚度可控，而且可以实现图案化；反应条件温和，在高性能二维半导体薄膜电子器件领域具有广阔的应用空间。

摘要： 本发明提供了一种二维材料、二维材料合金以及二维材料异质结制备方法，属于二维材料制备的技术领域。通过热蒸发镀膜方法在硅片上制备金属薄膜或者金属氧化物薄膜作为前驱体薄膜，将镀有前驱体薄膜的硅片与衬底面对面放置于蒸发舟中，利用化学气相沉积方法硫化前驱体薄膜，在衬底上生长二维过渡金属硫族化物。通过改变前驱体薄膜的厚度、硅片与衬底面对面的间距，能够得到厚度和尺寸可控的二维材料。本发明提供的制备方法普遍适用于二维材料的生长，包括二维过渡金属硒族化物和二维过渡金属碲族化物，同时能够用于二维材料合金以及异质结构材料的制备，制备工艺简单且可重复性高，能够有效的改善二维材料生长过程中的可控性和稳定性。

摘要： 本发明公开了一种识别二维三维材料异质结中二维材料层数的光学方法，涉及二维/三维材料共形异质结测量表征技术领域，该方法包括：获取待识别二维/三维材料异质结的光学图像；从颜色厚度对应关系中确定与二维/三维材料异质结的颜色信息对应的二维/三维材料异质结厚度，从待识别二维/三维材料异质结的厚度对应的计算图谱中，得到二维/三维材料异质结的颜色随二维材料层数变化的计算图谱，将待识别二维/三维材料异质结光学图像与计算图谱进行比对，确定二维/三维材料异质结中二维材料的层数。本发明基于光学图像与对应关系的比对，可以方便快捷有效的识别光学显微镜观测的二维/三维材料异质结中二维材料层数。

摘要： 本发明提供了一种大规模可控制备微米级二维锑负极材料与二维锑烯材料的方法及应用。本发明以镁粉和锑粉为原料，通过控制合金化反应温度，制备得到层状α‑锑化镁合金前驱体，其镁层和锑层交替排列。利用镁、锑反应活性区别，采用含氮气氛将镁转化为氮化镁并充当二维的模板，生成单质锑/氮化镁纳米层交替分布的层状结构。通过后续酸洗除去生成的氮化镁后，最终形成独特层状二维锑，并在之后的锂离子电池的测试中显示出了较高的容量和优异的倍率性能以及长的循环稳定性。将层状的锑进一步超声分散处理，即可获得大小为微米级别的少层或单层的锑烯。该方法不仅简单易行，成本低廉，而且可以大规模生产，并为制备大尺寸金属二维材料的制备提供参考。

摘要： 本发明公开了一种二维材料扭角WS2的制备及二维材料扭角WS2，二氧化硅/硅片为衬底，钨源和硫粉为原料，在所述衬底的二氧化硅面采用化学气相沉积法进行二维材料扭角WS2的生长；所述二维材料扭角WS2的生长容器为石英管，石英管内通入氩气作为运载气体；在所述的石英管内还设置了两端开口的石英试管，用于放置进行化学气相沉积的钨源和衬底；氩气的流量为50～180sccm；化学气相沉积的反应温度为750～850°C。该实验工艺简单，成本低廉，所制备的二维材料扭角WS2表面均匀平整、质量高，对于研究新型扭角光电子学及光电集成器件有重要的意义。

摘要： 提供了一种二维材料转移方法及获得的二维材料及其应用。根据一实施例，该转移方法包括如下步骤：将衬底上承载有二维材料的一面与另一二维材料/衬底相对，并分别加热至指定温度，然后使其接触并对两衬底进行加压，加压一定时间后，撤去压力，实现二维材料的转移和二维材料之间的堆叠。该转移方法无需腐蚀衬底，可以避免二维材料在转移过程中受到污染。而且，该方法可以避免转移过程中经常出现的褶皱、气泡以及杂质等现象。该方法可实现大面积的二维材料的转移和堆叠，获得洁净的多层堆叠二维材料。