含异主族金属硫属化合物(1,2-dap)_2InAsSeS_3的溶剂热合成及晶体结构

采用溶剂热合成法合成含有异主族金属的硫属化合物(1,2-dap)_2InAsSeS_3(1,2-dap:1,2-丙二胺),且该化合物同时含有两种硫族元素。本文对该化合物进行单晶X-射线衍射分析、粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(IR)、差热-热重(TG-DSC)分析等表征。单晶X-射线衍射分析表明该化合物属于四方晶系,空间群为P42bc,a=1.41178(12)nm,b=1.41178(12)nm,c=1.6220(4)nm,Z=8。标题化合物为零维簇状结构,是由AsS_2(S/Se)_2四面体与InS(S/Se)N_4八面体通过共边连接形成。

第四主族单硫属化合物异质结的物理性质研究

二维四主族单硫属化合物是一类新型单分子层材料,由于其独特的光电特性,因此在纳米电子领域应用广泛。基于二维四主族单硫属化合物单分子层材料,构建了六种双分子层的范德华异质结。运用第一性原理计算,研究了这六种范德华异质结晶体的几何结构、稳定性和电子性质。研究结果表明,因层间范德华作用的影响,双分子层的范德华异质结晶体的晶格常数变大。六种异质结材料的结合能值都为负,说明它们都具有良好的热稳定性。相对于单分子层材料,双分子层范德华异质结材料的带隙值均明显减小。最后,研究了外加双轴应力对这些范德华异质结材料电子结构的影响。研究发现随应力的变化(90%-110%),异质结带隙值单调变化(0-1.19eV),且其电子结构类型可以在直接半导体、间接半导体和金属之间转变。这些材料的带隙在较宽范围内调控简易,因此它们在光催化、太阳能电池和场效应晶体管等领域具有潜在应用前景。

基于二维过渡金属硫属化合物的气体传感器研究进展

电化学传感器通过检测电学参数的变化来识别气体,从而实现气体的实时在线监测。由于其便捷性以及可接入物联网的特性,电化学传感器正逐渐成为气体传感器领域的重要发展方向。近几年,随着二硫化钼、二硫化锡、硫化亚锡以及硒化锡等二维过渡金属硫属化合物的兴起,越来越多的报道证明了二维过渡金属硫属化合物具有制作电气体传感器敏感元件的潜力。二维过渡金属硫属化合物表面与气体分子的接触面大,且具有半导体特性。总结了近些年二维过渡金属硫属化合物的最新研究进展,介绍二维过渡金属硫属化合物与气体分子的反应机理及其优势和特点,最后对二维过渡金属硫属化合物在气体传感器中的应用进行了展望。

碲协助法制备二维过渡金属硫属化合物合金及异质结

二维过渡金属硫属化合物(TMDC)合金和异质结由于具有独特的光电性能,因而在下一代光电器件中有着广泛的应用前景.然而,如何可控地制备出二维TMDC合金和异质结是一个重大的挑战.以WS2与MoS2的异质结和合金为例,通过在钨粉中引入不同含量的低熔点碲粉,有效降低了WS2的生长温度,继而调节了WS2的成核和生长速率,利用一步化学气相沉积方法,可控地制备出WS2/MoS2垂直异质结和Mo1-xWxS2合金.拉曼光谱、光致发光谱、拉曼成像和光致发光成像技术表明,制备出的WS2/MoS2垂直异质结是由单层的WS2和MoS2上下叠加而成,而在Mo1-xWxS2合金中,W的含量(x)为0.83.此研究为人们提供了一个简单、有效的可控制备二维TMDC异质结和合金的化学气相沉积方法.

金属硫属化合物纳米材料制备方法的研究进展

金属硫属化合物纳米材料是目前一类非常有发展前途的新材料。本文对金属硫属化合物纳米材料制备方法进行介绍和评述,并提出了它的发展方向。

链状结构IVB和VB金属硫属化合物的结构化学

总结了我们此前开展链状结构前过渡金属硫属化合物结构研究的结果。按照结构特征 ,分类讨论了 1 2个链状化合物的晶体结构、电子结构和物性。化合物M4O (Te2 ) 4I4Te(M =Ti,Ta)具有绝缘体性质 ,其结构由M4OTe10 I4氧心四核簇通过共用Te原子连接而成的 [M4OTe9I4]链组成 ;化合物 (MQ4) nG(M =Nb ,Ta;Q =Se,Te ;G =I,In ,Sb)具有半导体性质 ,其结构由 [M (Q2 ) 2 ]1∞ 链组成 ,链间插入G原子 ;化合物 (MTe4) nIn -2 (TaI6 ) (M =Nb ,Ta;n =4、6 )的结构由 [M (Te2 ) 2 ]1∞ 链、分立的TaI6基团和I原子组成 ,它们具有良好的导电性。

有机杂化锑基主族异金属硫属化物的研究进展

本文综述了有机杂化锑基主族异金属硫属化物的研究进展,对它们的结构和异金属次级结构基元进行了描述、归类和总结;探讨了有机组分分别作为结构导向剂和配体两种角色所起到的不同作用;介绍了这类化合物在离子交换、光催化性能方面的研究;展望了该体系的发展趋势。

二维过渡金属硫属化合物氧还原反应催化剂的研究进展

氧还原(ORR)反应是燃料电池等清洁能源阴极的关键反应,其反应动力学复杂,阴极需使用Pt等贵金属催化剂。然而Pt价格昂贵,且载体炭黑在高电位环境下稳定性欠佳,导致电池部件成本高且寿命短。二维过渡金属硫属化合物(2D TMDs)具有高比表面积与可调节的电学性能,且稳定性强,有望在维持活性的同时提高燃料电池阴极的耐久性。本文梳理了近年来2D TMDs在ORR催化剂领域的最新研究进展:首先概述了2D TMDs的结构、性质及ORR反应机理;其次分析了调控2D TMDs的ORR性能策略,包括异质元素掺杂、相转变、缺陷工程与应力工程等,介绍了2D TMDs基异质结构对ORR性能的提升作用;最后,针对该领域目前存在的挑战进行展望与总结。

二维过渡金属硫属化合物的大面积制备与应用研究进展

二维过渡金属硫属化合物(TMDs)因具有可调带隙、谷电子学性质和高催化活性等优点,在电子学、光电子学和能源相关领域受到广泛关注.为了实现以上应用,实现大面积、厚度均匀TMDs薄膜的批量制备至关重要.化学气相沉积法(CVD)是制备大面积均匀、高质量二维材料普遍使用的方法.本文从前驱体的供给和衬底的设计两个角度,总结了目前合成大面积TMDs薄膜的CVD方法,并讨论了高质量TMDs的生长机制和参数优化方法;介绍了高质量TMDs在电子学、光电子学和电/光催化等方面的应用;讨论了目前合成大面积均匀、高质量TMDs所面临的挑战,并对该领域的发展方向进行了展望.

金属氧化和硫属化合物纳米材料的液相制备与性质探析

石墨、金刚石等碳材料具有独特的物化性质,因此长期以来都获得了研究者的广泛关注。其中碳纳米管等纳米材料由于在光学、电学、热学等方面的优良性质,更是成为了高科技领域研究热点。为了有效利用并发挥出碳材料的这些性质上的优势,研究人员开始将碳材料作为载体,研制各种有机、无机材料,并优化了现有的纳米材料性能,推进纳米材料广泛应用。其中金属氧化和硫属化合物纳米材料是纳米材料中性能较为优越的一种类型。

福建物构所离子热合成金属硫属化合物的研究取得新进展

晶态金属硫属化合物是一类在热电、光电、光催化、离子交换、快离子导体等方面具有广泛应用前景的功能化合物，该领域的发展在很大程度上有赖于合成方法的发展和变革。离子液体由于其“绿色性”和“可设计性”，可替代传统的有机溶剂，在有机合成、催化、萃取、电化学等有广泛的应用。离子液体的特殊结晶环境和结构导向作用有利于获得常规分子溶剂中难以得到的新化合物，近年来，在离子液体中制备新型无机材料和无机一有机杂化材料（如氧化物分子筛和配位聚合物）已成为无机化学和材料化学的研究热点，而离子液体在制备新型晶态金属硫属化合物方面鲜有报道。

含硫配位体双环戊二烯基钼及异核金属络合物的合成和性质研究

鉴于钼化合物在催化方面的应用以及生物体内各种钼酶的存在,过去我们曾合成了一些钼的含硫配位体络合物。这里我们报道一些双环戊二烯基二硫代氨基甲酸钼(Ⅳ)络合物和异核金属络合物的合成方法及性质的研究。 制备络合物的所有步骤都是在纯化的氮气保护下进行的。

面向电极接触应用的二维金属性过渡金属硫属化合物的制备和器件研究进展

二维(two-dimensional,2D)层状半导体材料因具有原子级厚度、优异的光电性质和良好的热/化学稳定性等,被认为是延续摩尔定律的重要候选材料之一.基于超薄2D半导体材料构建的电子器件本质上是一种界面器件,其性能与金属-半导体接触的质量密切相关.常规蒸镀法制备金属电极通常涉及高能原子(团簇)轰击,该过程往往导致沟道材料的损伤和界面缺陷的产生,使得接触质量下降,接触电阻增大,器件性能显著恶化.2D金属性过渡金属硫属化合物(metallic transition metal dichalcogenides,MTMDCs)和半导体性TMDCs具有类似的材料组成、相同的层间范德华相互作用、可兼容的制备方法等,有望作为金属-半导体接触的界面材料,有效改善接触问题.目前,面向电极接触应用的高质量2D-MTMDCs的制备与应用已取得重要进展.本文综述了近年来基于化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法制备MTMDCs的一些研究成果,包括不同材料体系的制备、结构表征以及作为电极接触的应用等,最后讨论了该领域目前存在的问题,展望了未来可能的发展方向.

过渡金属硫属化合物层间异质结构的可控制备和能源应用

随着石墨烯及其优异性质被发现以来,二维层状材料成为了材料科学领域研究的热点.二维层状材料每个片层内的原子通过化学键连接,片层间以弱范德华力相互堆垛.这种几何结构使得二维层状材料在晶格不匹配和生长方法不兼容的情况下,彼此之间仍然能够相互混合和匹配,从而衍生出很多范德华层间异质结构.这种异质结构利用了不同堆垛材料迥异的物理和化学性质,在电子、光电子器件、可再生能源储存和转化等领域得到了广泛的应用.需要指出的是,大面积、大畴区、可控制备本征层间异质结构是实现其实际应用的首要条件.本文总结了基于过渡金属硫属化合物(MX_2)和石墨烯(graphene)层间异质结构的最新研究成果,重点描述了MX_2/graphene和MX_2/MX_2层间异质结构的化学气相沉积(CVD)可控制备、新奇物理性质探索以及这两类异质结构在能源领域(电/光催化析氢反应)中的应用,并讨论了所存在的问题和未来发展方向.

二维过渡金属三元硫属化合物中实现量子反常霍尔效应的理论设计

区别于在三维拓扑绝缘体引入磁性的设计思路,在二维铁磁材料中引入拓扑特性是实现量子反常霍尔效应(QAHE)的一种新途径.最近实验成功制备的二维铁磁绝缘体为实现该效应提供了新的契机.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,设计了一个在过渡金属三元硫属化合物Cr2A2X6(其中A=Si,Ge,Sn;X=S,Se,Te)中实现QAHE的普适规则.该设计原则是,通过适当的表面修饰可将二维非拓扑的磁性绝缘体转变为量子反常霍尔体系.以硅烯修饰的Cr2Sn2Se6(Si/Cr2Sn2Se6)为例,计算发现Cr2Sn2Se6单层的居里温度可提高至92 K.具体的电子能带和拓扑性质计算发现,Si/Cr2Sn2Se6异质结存在约30 meV的拓扑非平庸带隙,即该体系中可以实现QAHE.进一步的低能有效模型分析表明,Si/Cr2Sn2Se6的拓扑特性是由Cr2A2X6六角晶格中的Cr原子贡献的.此外,还发现其他Cr2A2X6通过表面修饰也可以实现QAHE.以上研究结果证实了本文方案的普适性,其为实现高温QAHE提供了新的理论指导.

第四主族金属硫族化合物二维材料研究进展

第四主族金属硫族化合物具有丰富的晶体结构与组成.理论计算预测这类材料的二维晶体具有优异的热电、铁电、压电等性能.但是,目前这类材料的二维结构与性质研究的实验工作尚未系统展开.本文以这类材料二维结构与性质的关联性为切入点,系统展示了这类材料二维结构的合成进展,总结了其二维尺度上的独特性质,并对这类材料的发展前景及挑战进行了展望.

二维过渡金属硫属化合物的激光发射

以二硫化钼(MoS_2)为代表的二维过渡金属硫属化合物(TMDs)具有随厚度/层数变化的光学和电学性质,并且展示出独特的激子效应和较高的光学量子产率,在光电子器件中具有很好的应用前景。近年来,基于TMDs材料的光学性质和光电子器件的研究进展迅速,如通过电场、化学掺杂、缺陷等方式实现了对其光致发光(PL)的调控,并极大地提高了PL发射量子产率;基于TMDs边带异质结和垂直异质结的LEDs被广泛研究并获得了较高的光发射效率;以TMDs作为增益介质,并将其与微盘、光子晶体空腔等耦合实现了低阈值激光发射。从TMDs的结构和光学性质出发,总结了TMDs材料PL的调控手段及效果,并介绍TMDs中激光发射的研究进展,最后对基于TMDs的激光发展进行了展望。

二维金属性过渡金属硫属化合物的可控制备和潜在应用

二维金属性过渡金属硫属化合物(metal transition metal dichalcogenides,MTMDCs)由于其独特的物性(如电荷密度波相转变、超导和磁性等),以及在先进纳米电子学和能源相关领域的应用潜力而受到研究者的广泛关注.为了实现基本物性研究和多方面的应用探索,化学气相沉积(CVD)技术被引入到高质量二维MTMDCs材料的制备中,成功地合成了厚度可调的超薄MTMDCs纳米片、大面积均匀的超薄薄膜、垂直取向的纳米片阵列和高质量的纳米片粉体等.CVD方法可以兼顾大畴区、层厚可调和高晶体质量的材料制备需求,还能与目前的半导体工艺相兼容,因而受到人们广泛关注.二维MTMDCs材料具有高的电导率,可以作为单层/少层半导体性过渡金属硫属化合物(transition metal dichalcogenides,TMDCs)的电极材料,改善晶体管器件的电极接触,从而提升器件性能.此外,二维MTMDCs纳米片也可作为高效的催化剂应用于电化学析氢反应,其催化性能显著优于单层/少层MoS2等半导体性TMDCs催化剂.本文综述了二维MTMDCs材料的CVD制备方法和新奇物理特性,以及其在场效应晶体管、电催化析氢应用中的研究进展;最后讨论了相关领域存在的问题和未来发展方向.

二维过渡金属二硫属化合物的应力调控

二维过渡金属二硫属化合物(TMDs)因其优异的性质,在光电器件、能量存储、催化等领域具有重要的应用价值.调节材料的晶格结构可以有效地调控其性质并扩展其应用领域,而应力调控是一种高效调节二维TMDs晶格结构与性质的重要方法.在过去的几年中,研究人员不断丰富应力调控二维TMDs的策略,拓展其在柔性光电器件、传感器、催化以及储能等领域的应用.本文主要综述了应力调控二维TMDs结构的各种策略、性质的调控效果以及在器件中的应用,展望了应力调控二维TMDs的发展趋势,并指出了未来研究中存在的挑战.

二维VB族过渡金属二硫属化合物的制备及物性研究

二维材料因为其简单的结构和特殊的物理化学性质近些年来受到科研人员的广泛关注。作为与石墨烯同属于二维材料家族的过渡金属族二硫属化合物(TMDs),在降低维度后,具有不同的半导体或金属特性,并由于维度的特性,将出现电荷密度波、磁性等独特物性。其中, VB族过渡金属二硫属化合物因为其相结构的多样性和物理性质的独特性而逐渐进入人们的视野。本文主要总结了近几年对于二维VB族过渡金属二硫属化合物的研究成果,从制备手段和物理性能进行介绍。制备方法主要包括机械剥离法、分子束外延法(MBE)、化学气相沉积法(CVD)等,并利用扫描隧道显微镜、拉曼光谱、电学器件等方式对物理性能进行表征。物理性能包括电荷密度波、超导电性、磁性。最后结合这些理论和相关性质的应用,对未来的研究方向和应用前景做出总结和展望。