层状金属硫属化物对水中锌的离子交换性能研究

通过水热反应制备的层状金属硫属化物K1.9Mn0.95Sn2.02S6(KMS),对水中Zn2+具有良好的吸附性能.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)等手段表征了KMS吸附前后的结构、化学组成和微观形貌.Zn2+与K+发生离子交换后,会与硫产生共价键作用而被吸附,材料的层间距由0.851 nm变为1.123 nm.化学吸附导致吸附后的KMS表面会变得粗糙.考察了p H、反应时间、初始浓度、反应温度和共存离子等因素对KMS吸附Zn2+的影响.在p H=3~6之间,溶液的p H对吸附量没有明显影响.在不同温度下,动力学数据符合准二级动力学模型,而且速率控制步骤主要由液膜扩散控制.吸附过程的活化能为40.24 k J·mol-1.在10℃、25℃和40℃下,KMS对Zn2+的最大吸附量分别是:111.67 mg·g-1、142.91 mg·g-1和161.02 mg·g-1.Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程.碱金属和碱土金属离子对Zn2+去除率的影响较小,影响顺序是Ca2+>Mg2+>Na+,而重金属离子对Zn2+的去除影响较大,影响顺序是Cd2+>Pb2+>Cu2+>Ni2+.离子交换后的KMS不会再释放出Zn2+,可以作为一种永久储存重金属的废弃物.

二硫化钼的电子输运与器件

二硫化钼具有与石墨烯类似的二维层状结构,因其宽禁带、无悬挂键等特性,在以晶体管为代表的逻辑器件领域有广泛的应用;另外,单层二硫化钼为直接带隙半导体,在光电器件中应用也逐渐引起研究人员的关注.本文综述了近期基于二硫化钼晶体管器件电子输运研究、及其在电子、光电器件领域研究进展;除此,对于二维过渡金属二硫属化物中诸如二硫化钨、二硒化钨在器件方面应用也进行了简单的讨论.

高压下过渡金属二硫属化物的超导电性

过渡金属二硫属化物是一类典型的二维类石墨烯层状结构的材料,相比于石墨烯的全碳元素组成以及无带隙的电子结构特点,具有更丰富的元素组成、多样的微观结构和奇异的物理性质。过渡金属二硫属化物强烈的各向异性以及在催化、光伏器件和储能材料等领域的优异表现,引起了科学家们浓厚的研究兴趣。它们的层间范德瓦耳斯间隙、层间范德瓦耳斯相互作用、层间堆垛次序对压力非常敏感,易于通过压力调控其晶体结构和电子能带结构,进而发生电子基态的变化。过渡金属二硫属化物的电子基态可以是莫特绝缘体、激子绝缘体、电荷密度波、半导体、(拓扑)半金属、金属,甚至是超导体。在常压条件下,部分过渡金属二硫属化物具有超导电性。实验表明,压力可以诱导过渡金属二硫属化物非超导母体发生超导转变,或者提高超导母体的超导转变温度。文章以典型的过渡金属二硫属化物为例,概述了其在高压调控下超导电性的响应,并简要讨论产生超导电性的物理机制。

能谷与非线性光学

能谷自由度是近年来随着新型二维量子材料的研究而兴起的新焦点,而非线性光学则是现代光学学科中的重要分支。这两个看似没有任何交集的领域由于都对物质材料的中心反演对称破缺极度敏感而密切关联。文章将以过渡金属二硫属化物的单层和少层为代表,介绍能谷自由度与非线性光学中最基本的二次谐波过程之间的关系。由此得出,非线性光学可以成为研究能谷物理的重要技术和手段。同时,过渡金属二硫属化物等能谷材料也大大丰富了非线性光学的研究对象,预期二维材料和器件可以成为非线性光学研究的新机遇和新热点。