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。

新型四元硫族化合物光伏特性的高通量筛选和第一性原理研究

本工作提出了一种对Cu_(2)ZnSnS_(4)中Zn元素异价取代策略,探讨了新型四元硫族化合物A_(2)M_(2)M'Q_(4)(A=Na,K,Rb,Cs,In,Tl;M=Cu,Ag,Au;M'=Ti,Zr,Hf,Ge,Sn;Q=S,Se,Te)作为新型太阳能电池吸收层材料的应用潜力.利用第一性原理高通量计算,评估了1350种A_(2)M_(2)M'Q_(4)化合物热力学稳定性、带隙、光谱极限最大效率和声子色散谱等特性.结果表明,有10种热力学和动力学稳定的候选材料,它们表现出合适的带隙,并展现出高的光吸收性能,光谱极限最大效率的理论值均超过30%.它们的电子结构和光学性质类似于Cu_(2)ZnSnS_(4),有望应用于高效单结薄膜太阳能电池.本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00006中访问获取.

过渡金属硫族化合物基于激子的光致发光调控研究进展

简单介绍了二维(2D)层状过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenide,TMD)材料中的激子,具体介绍了TMD材料的优缺点以及目前研究所面临的现状和问题,其中合成高产率、高性能的单层TMD是TMD作为下一代电子材料进一步发展的关键挑战。详细综述了基于TMD中的激子对调控光致发光方法的最新进展,包括化学掺杂、衬底工程、抑制激子-激子湮灭(EEA)等方法,最后总结和展望了TMD材料目前研究现状存在的主要问题以及未来的需求与挑战。

基于应力调控的二维过渡金属硫族化合物光学性质分析

阐述应力对二维过渡金属硫族化合物光学性质的调控效应,分析晶格畸变对其的影响,以及应力引起的晶格畸变和相应的光学性质变化,为设计和制备特定光学性能的二维材料提供指导。

大电流密度过渡金属硫族化合物析氢催化剂界面工程展望

氢能是未来可持续社会中理想的能量载体,利用可再生能源电解水制取绿氢的技术受到研究人员的广泛关注.电解水制绿氢技术由实验室向工业应用跨越的前提是发展大电流密度下性能优异且稳定的电催化剂.析氢反应(HER)是一种非均相反应,涉及催化剂-基底、催化剂-电解液、催化剂-气体三个界面.界面性质会影响电化学传质行为、电荷传输行为和催化剂的力学性质,从而影响大电流密度下制氢性能.因此,优化界面结构和性质是提升大电流密度下电解水催化剂性能并解决电解水技术工业应用挑战的关键.二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)具有电子结构可调、活性位点丰富、合成方法多样等优势,自1976年首次应用于光电催化水分解反应、加氢脱硫反应以来,已有大量工作报道了TMDCs催化剂应用于HER.本文以TMDCs催化剂为例研究界面工程对大电流密度下HER的提升作用及机制.探讨了电化学反应中上述三个界面上发生的物理化学过程,系统分析了大电流密度下质量传输、电荷传输速率受限和力学强度不足三方面挑战,并总结了适用于大电流密度的催化剂性能描述符.分别归纳了针对以上三个界面的界面工程策略及相应作用,简要概括为:(1)催化剂-基底界面结合力增强、界面电阻降低、界面电子结构调控等策略;(2)催化剂-电解液界面形貌调控、表面化学、电解液环境调控等策略;(3)催化剂-气体界面疏气性调控、外场作用等策略.从反应机理研究、膜电极界面设计及电解槽界面性质调控三个角度对电解水反应界面工程未来的发展与应用提出了建议及展望.在反应机理方面,大电流条件下的界面性质如界面电阻、传质行为等仍需更深入的认识.在膜电极中,催化剂、离子交换膜、离子型聚合物、气体扩散层所形成的多元界面,尤其是催化剂-膜界面、催化剂-气体扩散层界面的结构仍需进一步优化以提升膜电极的活性及稳定性.在电解槽界面性质调控方面,催化剂-基底界面结合力等参数与催化剂寿命间的关系,电解过程中界面处的温度场及流场分布,适配于实际生产系统的电流密度等仍需深入研究.综上,本文从基本物理化学过程、策略及作用、挑战与展望等多个方面介绍了界面工程.本文有助于研究人员理解非均相电化学反应过程中界面的重要作用,提出催化剂、膜电极、电解槽界面设计新策略,并开发新型表征方法以深入对界面性质的认识,推动高效电解水技术的开发及应用.

Li-O_(2)电池过渡金属硫族化合物催化剂最新研究进展

环境污染和能源枯竭等问题对开发新的储能和转换装置提出了更高的需求。具有超高能量密度的Li-O_(2)电池有望成为替代传统化石能源极具潜力的候选。但Li-O_(2)电池滞后的反应动力学带来的实际能量密度低、稳定性不佳及倍率性能差等问题制约了其应用,因此迫切需要开发高效电催化剂来提高其滞后的反应动力学。过渡金属硫族化合物由于其类石墨烯结构特点以及本身优异的催化活性吸引了研究人员的广泛研究。本文介绍了过渡金属硫族化合物材料在非水系Li-O_(2)电池催化剂方面的最新研究进展,包括过渡金属硫化物、硒化物、碲化物以及双过渡金属硫族化合物催化剂对Li-O_(2)电池催化性能提高的影响,阐述了对过渡金属硫族化合物材料进行结构设计构建、相调控以及表面改性的方法,建立了其微观结构与氧还原和氧析出催化活性的联系,最后对过渡金属硫族化合物材料在Li-O_(2)电池中的进一步应用进行了展望。

我团队找到二维双层扭角过渡金属硫族化合物材料制备新方法

2024年1月21日从西北工业大学获悉,该校柔性电子研究院教授、博士生导师,中国科学院黄维院士团队王学文教授课题组,提出通过重构成核策略制备双层扭角过渡金属硫族化合物(TB-TMDCs)材料的新方法,实现了其层间扭转角度从0°~120°的制备,相关成果发表在《自然·通讯》上。

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.

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

过渡金属硫族化合物激子研究进展

分别介绍了激子的基本概念及过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMD)材料中不同类型的激子态,并对TMD材料中激子的调控方法和手段进行了系统综述;总结了TMD材料中激子问题的潜在研究方向及应用.

过渡金属硫族化合物二阶非线性光学效应的调控及应用

二阶非线性光学效应源于电子势函数的非谐性,可实现激光的频率转换,被广泛应用于基础科学研究和现代激光技术。单层过渡金属硫族化合物具有极大的二阶非线性系数,作为基础单元实现高效的非线性光学响应潜力巨大。如何保持单层材料的极大非线性系数,扩展材料厚度及响应频段,提升非线性响应,是重要挑战。本文主要介绍了基于单层过渡金属硫族化合物的二阶非线性光学效应的调控,包括单层过渡金属硫族化合物的频率依赖及不同对称性相的多层堆叠等,并总结了过渡金属硫族化合物非线性光学效应的应用前景。

二维过渡金属硫族化合物的环境稳定性

二维过渡金属硫族化合物具有独特、优异的电学和力学性能,已被广泛应用于基础研究以及电子、自旋电子、光电子、能量收集捕获和催化等领域当中。然而,二维过渡金属硫族化合物在苛刻的条件下不稳定,并且在环境中极易降解,这限制了其在大多数领域的应用。在本篇综述中,我们总结了二维过渡金属硫族化合物环境稳定性研究的最新进展,包括最新的生长方法、稳定性的基本机制以及保护二维过渡金属硫族化合物材料免受老化和性能衰退的方法。通过从生长过程中分析影响二维过渡金属硫族化合物稳定性的关键因素,我们对优化生长方法以提高其稳定性进行了回顾。最后,我们展望了生长稳定二维过渡金属硫族化合物的指导方法,这也为制备、设计其他先进功能材料以及相应异质结结构带来可能。

过渡金属硫族化合物中电荷密度波和超导电性的调控

过渡金属硫族化合物(Transition metal chalcogenides,TMCs)因具有丰富的晶体结构和不寻常的电子特性呈现出有趣的物理现象,引起了人们的持续关注。重点介绍了过渡金属二硫化物(Transition metal dichalcogenides,TMDCs)中电荷密度波(Charge density wave,CDW)和超导电性(Superconductivity,SC)的最新重要发现,系统分析和比较了TMDCs的晶体和能带结构,总结了掺杂和高压对TMDCs中CDW和SC的调控规律,探讨了TMDCs中CDW和SC之间的关系,展望了未来研究方向和机遇。

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。

金属硫族化合物[Ni(en)_3](Hen)SbSe_4,[Sb(en)_3]In_3Te_7的溶剂热生长及晶体结构

以溶剂热生长技术 ( Solvothermal technique)在 1 80℃下以氯化物与具有氧化性的 M2 Q( M=K,Rb;Q=Te,Se)反应 ,制备出新的硫族化合物 [Ni( en) 3 ]( Hen) Sb Se4( 1 ) ,[Sb( en) 3 ]In3 Te7( 2 ) .化合物 1的阳离子基团为过渡金属 Ni与乙二胺 ( en)的配合物 [Ni( en) 3 ]2 +及质子化的 [Hen]+阳离子 ,阴离子基团为具有分立结构的 [Sb Se4]3 - .化合物 2的阳离子基团为 [Sb( en) 3 ]3 +,阴离子基团为具有二维结构的 2∞ [In3 Te7]3 - .单晶 X射线衍射结果表明 ,晶体 1属三斜晶系 ,P1空间群 ,晶胞数据 a=0 .881 4 3( 1 8) nm,b=0 .96 2 35 ( 1 9)nm,c=1 .4 2 78( 3) nm,α=1 0 4 .74 ( 3)°,β=92 .4 7( 3)°,γ=1 0 9.5 5 ( 3)°,V=1 .0 92 7( 4 ) nm3 ,Z=2 .晶体 2属单斜晶系 ,P2 1 /c空间群 ,晶胞数据 :a=1 .0 6 91 ( 2 ) nm,b=1 .6 932 ( 3) nm,c=1 .5 1 5 2 ( 3) nm,α=90°,β=94 .86 ( 3)°,γ=90°,V=2 .732 8( 9) nm3 。

过渡金属二硫族化合物在FET中的应用研究进展

过渡金属二硫族化合物(Transition-metal dichalcogenides,TMDs)作为一组二维材料具有丰富的物理特性,近几年因其半导特性在半导体器件上具有重要的应用前景而引其了学界的普遍关注。总结了TMDs材料的制备方法及其在场效应管(FET)上的应用研究进展,并对存在的问题以及潜在的研究方向做了展望。

阴极氧还原催化剂Co基过渡金属硫族化合物的研究进展

简要介绍了高压合成法、固态反应法、水热/溶剂热法、机械合金化法、磁电溅射法、低温回流法等几种制备Co基过渡金属硫族化合物的方法,综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极Co基过渡金属硫族化合物催化剂的研究进展,重点讨论了Co-Se、Co-S、Co-Te等催化剂对氧还原反应(ORR)的催化活性,提出了阴极Co基过渡金属硫族化合物催化剂存在的问题以及发展趋势。

金属硫族化合物晶体的研究进展

金属硫族化合物具有特殊的物理化学性质,在半导体材料、催化剂载体、固体化学、电磁及光学特性等高科技领域具有不可替代的重要性.近10年来人们竞相研究,用各种方法合成了成百上千新的金属硫化物、硒化物和碲化物,形成0～3维多硫金属材料,其晶体合成方法有电化学法、固相合成法、溶剂热法等.文章综述了金属硫族化合物几种合成方法、介绍了晶体的结构特征及其新进展.

二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用

综述近年来二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用,重点介绍了二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备方法,包括微机械剥离法、化学气相沉积法、电化学法、液相剥离法等,并对二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术和应用前景进行了展望。

金属和金属硫族化合物纳米晶的可控合成及其氧还原性能研究

可再生型H_2-O_2燃料电池在新能源体系中举足轻重,而优质电催化剂是其广泛生产和应用的关键.该研究设计出新颖的非水体系化学置换法,进而调控纳米晶的成核及生长过程,可控合成具有亚稳态结构的多组份金属和硫族化合物纳米晶催化剂.系统研究亚稳态结构与催化性能关联,在可再生型H_2-O_2燃料电池领域电催化剂存在的问题上取得突破,从而为将来大规模生产具有特殊性能的纳米粒子,设计研制先进的纳米电子器件提供理论基础和实践指导.