La内嵌graphene/MoS_(2)层的储氢性能研究

运用密度泛函理论研究了La内嵌graphene/MoS_(2)层的储氢性能.由于La的内嵌graphene/MoS_(2)异质结的层间距被拉大.详细研究了氢气分子在La内嵌的graphene/MoS_(2)结构上的吸附行为.结果表明,一个La原子最多可以吸附六个氢气分子,采用GGA/PBE泛函计算得到氢气分子的平均吸附能为0.198 eV.合适的吸附能使得设计材料能够在温和条件下实现可逆存储.重要的是,La原子能够分散地内嵌在graphene/MoS_(2)异质结中,这将为氢气分子提供更多吸附位.研究表明理论上预测La内嵌graphene/MoS_(2)材料是一种潜在的储氢材料.

与Si CMOS兼容的Graphene/MoS2异质结全差分光电探测器和读出电路

提出了一种基于Graphene/MoS2异质结的全差分光电探测器。利用标准半导体微纳加工技术,制作了有效区域为2.3μm×10μm的Graphene/MoS2异质结结构,用以产生差分光电流;使用0.18μmCMOS工艺设计了差分放大与恒压控制电路,实现光电流到电压的转换和放大。结果表明:在白光照射下,单个Graphene/MoS2异质结结构光响应度达2435A/W。差分光生电流经过差分放大器后,以电压形式输出,总光响应度加倍。该全差分光探测器基于新型二维材料,对可见光具有较高的灵敏度,在可见光探测和成像领域具有广阔的应用前景。

构建MoS2/Fe-g-C3N4异质结催化剂以促进其可见光催化产氢性能

以g-C3N4为基底,通过掺杂Fe元素,复合MoS2的方法制备了具有多孔异质结结构的MoS2/Fe-g-C3N4半导体材料,并测量了其光解水产氢性能,发现MoS2含量为3%(以g-C3N4的质量为基准,下同)时,MoS2/Fe-g-C3N4的光催化性能优异,其产氢速率达到48.2μmol/h,为g-C3N4的5.48倍。利用XRD、FTIR、SEM、TEM、XPS表征了催化剂的物化性质;利用PL、UV-Vis等方法表征了催化剂的光学性质。结果发现,Fe元素的掺杂使g-C3N4结晶度降低,并呈现一种交叉孔道结构,极大增加了催化剂的比表面积。同时,MoS2可以与g-C3N4形成异质结结构,提高了MoS2/Fe-g-C3N4的可见光吸收率以及光生电子-空穴对的分离效率,从而有效提高了MoS2/Fe-g-C3N4光解水产氢的能力。

MoS_2/Si异质结的接触和伏安特性的研究（英文）

单层硫化钼(MoS2)因具有直接带隙和特殊的六方晶系层状结构,而呈现优异的光学特性和电学特性。基于p-n结扩散模型推导了MoS2/Si异质结的接触特性和伏安特性,分析了不同施主掺杂浓度(n-MoS2)和受主掺杂浓度(p-Si)对能带结构和输运特性的影响。研究表明:MoS2/Si异质结的内建电势和势垒区宽度由施主、受主掺杂浓度共同决定。随着掺杂浓度的升高,内建电势VD逐渐增大,而势垒区宽度XD呈明显减小的趋势。另外,发现p-Si的受主掺杂浓度决定了MoS2/Si异质结的电流密度和反向饱和电流密度,均随着p-Si的受主掺杂浓度的增大而减小,但与n-MoS2的掺杂浓度关系不大。

MoS_2@ZnO异质结纳米材料的制备及光催化性能

通过超声法制备了形貌均一的MoS_2@ZnO异质结光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、光电流密度测试等方法对样品的形貌、结构及光催化性能进行了研究.扫描电镜结果表明,MoS_2@ZnO异质结复合材料由直径约20～40 nm的ZnO纳米球包裹的MoS_2纳米片组成.光致发光光谱、光电流密度测试结果表明,MoS_2的质量分数为1.0%的MoS_2@ZnO异质结材料(最佳样品)能更有效地分离光生电子和空穴对,降低复合几率,提高其光催化效率.以初始质量浓度为15 mg/L的亚甲基蓝(MB)为模拟废水,研究纯ZnO纳米球和MoS_2@ZnO系列异质结复合材料在250 W Xe灯下的光催化活性,结果表明最佳样品MoS_2@ZnO异质结材料对亚甲基蓝的光催化降解效率相比纯ZnO纳米球提高了15.2%.并且经3次循环实验后,该材料的光催化性能基本不受影响,说明了其稳定性强.

MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池的模拟研究

硫化亚锡(SnS)是一种Ⅳ-Ⅵ族层状化合物半导体材料,其禁带宽度与太阳能电池最佳带隙1.5 eV非常接近,并且在可见光范围内光的吸收系数很大(α>104 cm-1),因此SnS是一种很有应用前景的材料。本文利用太阳能电池模拟软件wxAMPS模拟了MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池,主要研究SnS吸收层的厚度、掺杂浓度和缺陷态等因素对太阳能电池性能的影响。研究发现:SnS吸收层最佳厚度为2μm,最佳掺杂浓度为1.0×10^(15) cm^(-3);同时高斯缺陷态浓度超过1.0×10^(15) cm^(-3)时,电池各项性能参数随着浓度的增加而减小,而带尾缺陷态超过1.0×10^(19) cm^(-3)·eV-1时,电池性能才开始下降;其中界面缺陷态对太阳能电池影响比较严重,界面缺陷态浓度超过1.0×10^(12) cm^(-2)时,开路电压、短路电流、填充因子和转换效率迅速下降。另外,通过模拟获得的转换效率高达24.87%,开路电压为0.88 V,短路电流为33.4 mA/cm 2。由此可知,MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池是一种很有发展潜力的光伏器件结构。

MoS_2/Bi_2S_3异质结光催化剂的制备及其光催化性能

以五水硝酸铋为铋源、钼酸钠为钼源、硫脲为硫源,采用简单的一步水热法合成了MoS_2/Bi_2S_3异质结光催化剂,采用XRD,SEM,TEM,BET,UV-Vis DRS技术对其进行了表征。表征结果显示,MoS_2纳米片在Bi_2S_3微棒表面生长,增加了比表面积和活性位点,并形成异质结构,促进了光生载流子的迁移,抑制了电子-空穴对的再复合。实验结果表明:钼酸钠与五水硝酸铋的质量比为1∶2时制备的复合光催化剂性能最好,反应180min时对亚甲基蓝的去除率可达96.4%,明显高于MoS_2和Bi_2S_3,且具有较高的稳定性;该催化剂对罗丹明B、甲基橙和4-硝基苯酚的去除率分别为97.1%、93.1%和90.5%,表明其对污染物具有普适性。

MoS_2/ZnO异质结的光电特性

采用化学气相沉积法在Si衬底上先后沉积了Ag掺杂的MoS2薄膜和Ag掺杂的ZnO薄膜,形成MoS2/ZnO异质结.研究了薄膜的表面形貌、晶体结构、光吸收特性和电学特性,对比分析了MoS2/ZnO异质结的光吸收特性和有无光照下的I-V特性,并对其导电机理进行了研究.实验结果表明:MoS2和ZnO薄膜表面均匀平整,结晶度较好;Ag掺杂的MoS2和Ag掺杂的ZnO的薄膜具有较高的电子迁移率,分别为1.57×103 cm2/(V·s)和6.17×103 cm2/(V·s);MoS2/ZnO异质结具有较好的整流效应和光电响应特性.

WS2/MoS2异质结的制备与光电特性

主要研究了硫化钨(WS2)/硫化钼(MoS2)薄膜异质结的制备及其光电特性。首先以WS2粉末为原料,采用化学气相沉积(CVD)法在Si衬底上沉积WS2薄膜,然后以MoS2粉末为原料在WS2薄膜表面沉积MoS2薄膜形成WS2/MoS2异质结。利用原子力显微镜(AFM)观察发现制备的WS2和MoS2薄膜大面积均匀,表面分布密集的纳米粒子,高度分别约为0.8 nm和50 nm。WS2/MoS2异质结对可见光有良好的吸收特性,并随光功率的增加,流过异质结的光电流也显著增加。另外,还发现WS2/MoS2异质结在温度和工作频率改变时I-V曲线也出现明显变化。随温度升高,流过异质结的电流显著增加,而随工作频率的增加,异质结的电容迅速减小。以上研究结果表明,WS2/MoS2异质结容易受到光照强度、温度和工作频率的影响,使其可用于制备高效率的太阳电池、光探测器和温度传感器等光电子器件,在光电子领域具有广阔的应用前景。

垂直型MoS2/C60范德华异质结的研究

研究了采用垂直堆垛方式构筑的MoS2/C60范德华异质结的特性。利用直流磁控溅射法制备Mo薄膜,对Mo薄膜进行硫化退火处理得到MoS2薄膜,采用真空蒸镀法在MoS2薄膜上沉积C60进而形成MoS2/C60范德华异质结,并制备了Au/MoS2/C60/Al结构的器件。对MoS2薄膜的晶体结构进行了分析,对MoS2,C60及MoS2/C60薄膜的喇曼光谱及光吸收特性进行了测试和表征。结果表明:经过750℃退火后的MoS2晶型为2H型;由于在MoS2和C60薄膜之间范德华力的存在,相对于生长在Si/SiO2衬底上,沉积在MoS2上的C60薄膜喇曼特征峰发生红移;MoS2/C60薄膜在可见光范围内具有明显的光吸收特性;异质结表现出良好的整流特性,通过电子导电模型分析得出电子的传输机制包含热电子发射,空间电荷限制电流传导(SCLC)和隧穿现象。

尺寸效应对MoS2/WSe2范德华异质结构层间与俄歇复合的界面调控

为探索界面工程对二维材料范德华异质结构中载流子复合率的影响,本工作基于界面键弛豫理论和费米黄金定则,建立了范德华异质结俄歇和层间复合率与各结构组元尺寸之间的理论模型。结果表明,MoS2/WSe2异质结的俄歇复合寿命随着组元尺寸的增大而增加,且异质结的俄歇复合率远小于相应的单组元体系。在MoS2/WSe2双层异质结中引入薄h-BN插层后,体系的层间复合率和俄歇复合率随h-BN厚度的增加而分别呈现减小和增大的趋势;在组元处于单层MoS2和WSe2情况下,当界面插层h-BN厚度达到9.1 nm时,俄歇复合率将趋于5.3 ns^-1。该研究结果为二维过渡金属硫族化合物基异质结光电器件的优化设计提供了一种理论依据。

Bi2Se3/MoS2异质结的光学性质

对单层MoS2与纳米级别厚度的Bi2Se3薄片进行组合构建超薄异质结,利用HR-Evolution显微共聚焦拉曼光谱系统,结合反射、拉曼和荧光光谱学测试技术,对Bi2Se3/MoS2异质结中的激子发光、异质结中的界间相互作用和电荷转移等行为进行了深入而系统的研究.首先,利用干法转移技术将不同厚度的Bi2Se3薄片转移到CVD生长的单层MoS2上构建Bi2Se3/MoS2异质结.然后,利用反射光谱和拉曼光谱技术探测异质结的平整度和界面耦合质量,表明异质结的2种材料发生堆叠后具有良好的平整度,按照不同厚度对白光保留着良好的透光性;2种材料堆叠时没有引入附加应力,形成的异质结具有良好的界面耦合质量.最后,通过对异质结的荧光光谱研究发现下层母体材料MoS2的A、B激子峰的发光效率大大减弱,同时它们的发光波长随着上层Bi2Se3薄片的厚度增加逐渐减小,半高宽随着上层Bi2Se3薄片的厚度增加逐渐变窄,这说明电子传递到Bi2Se3/MoS2界面后发生退激发,使得MoS2的发光发生明显猝灭,而且该结果可能还包括异质结的电子能带结构变化导致电荷发生重新分布的的更深层次原因.该研究对新型光电子器件的设计和应用具有一定的意义和指导作用.

ZnO/CdS/MoS_2异质结纳米棒阵列的制备及性能

采用连续离子层吸附法,以ZnO纳米棒阵列为模板,将窄带CdS和更窄带层状MoS_2依次包覆在ZnO纳米棒表面,得到一种ZnO/CdS/MoS_2异质结纳米棒阵列.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱对产物进行了表征.结果表明,CdS鞘和MoS_2鞘依次均匀地包覆在垂直生长的ZnO纳米棒上,且结合过程中未明显影响内芯ZnO的棒状结构.在异质结结构中,ZnO/CdS界面、CdS/MoS_2界面接触良好且晶格失配率低.此外,一维ZnO纳米棒阵列的存在也抑制了MoS_2在c轴方向上的堆积,使包覆在纳米棒上的MoS_2以少层的形式存在.原位电输运特性表明,与ZnO纳米棒和ZnO/CdS异质结纳米棒相比,ZnO/CdS/MoS_2异质结纳米棒则呈现出了更优的电学特性.

二维MoS2/石墨烯异质结对圆偏振光的光电响应

使用化学气相沉积法在石墨烯/SiO2/Si基底上沉积二维MoS2薄膜制备MoS2/石墨烯异质结,探究该异质结在不同偏振态圆偏振光照射下的光电响应。研究MoS2/石墨烯异质结在不同角度圆偏振光照射下Ⅰ-Ⅴ特性曲线和开路电压的变化规律。结果表明:MoS2/石墨烯异质结电流随圆偏振光偏振角的变化周期为π,开路电压随圆偏振光偏振角的变化周期为π/2。实验揭示了在圆偏振光激发下,MoS2/石墨烯异质结的光电响应呈现出周期性变化。

MoS_2/rGO异质结复合材料在锂电池上的应用

本文针对商业锂电池负极材料可逆容量较低的问题,提出水热法合成MoS_2/r GO利用其协同效应改善锂电池负极材料性能的观点。在锂电池行业发展具有一定参考价值。

球状MoS_2/WO_3复合半导体制备及其对RhB的光催化性能

采用水热法成功制备了MoS_2/WO3复合半导体光催化剂,分别通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和DRS对催化剂的形貌,组成及结构进行表征,并用BET模型计算比表面积。对比发现球状MoS_2/WO3对罗丹明B(Rh B)的光降解效率明显高于纯WO3、片状MoS_2/WO3复合半导体。针对球状MoS_2/WO3复合半导体,分别研究了MoS_2不同负载量(0.5%,1%,2%,5%,10%)对Rh B光催化降解性能的影响,结果表明MoS_2含量为2%时催化效果最佳。同时,研究了溶液的p H值(p H=1,3,6,7,11)对光催化降解反应活性的影响,结果显示p H=6时降解率最高。当催化剂量增加到1 g·L-1时,30 min后Rh B降解率达到96.6%。球状MoS_2/WO3的瞬态光电流为0.050 6 m A·cm-2,比纯WO3提高了2.4倍。经过5次循环实验,球状MoS_2/WO3复合半导体催化剂仍能保持90%的高降解率。

石墨烯/二硫化钼异质结的研制

应用两种结构类似的二维纳米薄膜材料石墨烯和MoS2纳米片设计了一种新型异质结器件.首先利用磁控溅射方法制备出MoS2薄膜,然后在MoS2薄膜上利用化学气相沉积法(CVD)法制备石墨烯;进而采用磁控溅射法沉积铜(Cu)接触电极,并进行表征与测试.在适当的工艺条件下,石墨烯和MoS2结合能够形成具有线性伏安特征的异质结.

MoS2/Bi2S3复合物的控制合成及其光催化还原水中Cr(Ⅵ)

采用一步水热法在180℃下制备了花状MoS2/Bi2S3复合异质结。在硫源充足的前提下,通过控制原料中钼源和铋源的比例(Mo∶Bi=0.5,Mo∶Bi=1,Mo∶Bi=1.5),制备了不同负载比的MoS2/Bi2S3复合物。相比于纯Bi2S3,复合物具有更好的光催化还原六价铬活性,并且Mo∶Bi=1的复合物性能最佳,这可能归结于MoS 2优良的吸附性能、MoS2/Bi2S3复合物异质结的构建,极大地提高了光生电子空穴对的分离。本文对复合物的形貌、性能进行了详细的讨论,提出了可能的光催化还原反应的机理。

二维MoSe_2、MoS_2纳米片在一维纳米线上的边缘外延生长

近年来，构建以二维材料为基础的异质结由于其在光电子器件、热电子器件以及催化等领域的潜在应用，受到研究者的广泛关注。

HNTs/TiO2/MoS2复合材料的制备及其在氯四环素光催化降解中的应用

利用两步反应制备了HNTs/TiO2/MoS2复合材料,并通过X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱仪等对复合材料的结构形貌、化学成分以及光学性能进行了表征,并利用氯四环素(CTC)在水相中的光催化降解对制备的样品进行光催化活性的评价。结果表明,TiO2粒子均匀地吸附在HNTs的表面,MoS2的引入成功地扩大了TiO2的光响应范围;与单半导体MoS2和二元复合材料HNTs/TiO2相比,三元复合材料HNTs/TiO2/MoS2具有更高的光催化活性。HNTs/TiO2/MoS2三元结构经过4次循环后显示出良好的光稳定性。