检索结果-南通市图书馆

作者：黄鑫水华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着核能的快速发展,核污染(例如放射性元素铀U(Ⅵ))引起了人们的关注,对生态环境破坏和人体的危害不容忽视。吸附法由于吸附容量低等局限性难以广泛应用,光催化技术由于具有无能源消耗、环境友好、简便快捷等优点近十年广泛地应用于U(... 详细信息

随着核能的快速发展,核污染(例如放射性元素铀U(Ⅵ))引起了人们的关注,对生态环境破坏和人体的危害不容忽视。吸附法由于吸附容量低等局限性难以广泛应用,光催化技术由于具有无能源消耗、环境友好、简便快捷等优点近十年广泛地应用于U(Ⅵ)的治理。二硫化钼(mos2)在实际环境应用受到越来越多的关注,但是由于光生电子和空穴的高复合和本身的经济效益限制了U(Ⅵ)光催化还原。本文制备了 mos2/g-C3N4异质结,调研不同环境条件下水溶液中U(Ⅵ)的光催化性能及其作用机理。得到的主要结论如下:(1)通过微观和光谱表征表明mos2/g-C3N4异质结具有光生电荷分离效率高,带隙低,光吸收强度高和扩展可见光吸收区域特点。在模拟太阳光照射下,在 pH=4.5 照射 1h 大约 82%的 UO22+被 mos2/g-C3N4 光还原。mos2/g-C3N4 对U(Ⅵ)具有高去除量(28.2mg/g,pH6.0,NaNO3=0.001 mol/L)和良好循环利用性。光催化还原机理归因于·O2-自由基。(2)在含有重金属离子和有机物的三元体系中,Cr(Ⅵ)和盐酸四环素(HTC)的存在提高U(Ⅵ)的光还原;通过淬灭实验证实Cr(Ⅵ),HTC和U(Ⅵ)分别被光生空穴降解,·O2-自由基还原和·OH自由基还原。这些研究对于设计高光催化性能和独特选择性的mos2基复合材料提供理论指导和数据支持,在实际环境净化中至关重要。

关键词：光催化还原铀酰 mos2 C3N4 吸附

单层mos2薄膜的制备及器件界面接触特性研究

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单层MoS2薄膜的制备及器件界面接触特性研究

作者：陈岗天津理工大学

学位级别：硕士

近年来,二维纳米材料因其超薄厚度和对短沟道效应的免疫特性而备受关注。作为二维材料的代表,mos由于具有可调的带隙、较高迁移率和良好机械柔性等优异特性而被广泛应用在场效应晶体管、传感器、催化剂等诸多领域。然而要想实现mos的工... 详细信息

近年来,二维纳米材料因其超薄厚度和对短沟道效应的免疫特性而备受关注。作为二维材料的代表,mos由于具有可调的带隙、较高迁移率和良好机械柔性等优异特性而被广泛应用在场效应晶体管、传感器、催化剂等诸多领域。然而要想实现mos的工业化应用,大面积、高质量单层mos薄膜的可控制备是重要前提,同时优化器件界面的接触特性也是重中之重。本文针对这两个方面进行深入地研究和探讨,具体内容如下:大面积单层mos薄膜的可控制备及其生长机理探索。实验中采用化学气相沉积(CVD)方法合成单层mos薄膜,探究不同气流量对薄膜厚度和尺寸的影响,同时构建气流量梯度模型结合实验现象对生长机理进行深入剖析。发现气流量是影响薄膜最终形貌和厚度的关键因素,当薄膜生长期间惰性气体的气相输运速率和前驱体的化学反应速率相匹配时,有利于单层mos薄膜的可控生长。当薄膜生长时的气流量设定为40 sccm时,mos三角尺寸可以达到160μm,通过OM、Raman、AFM、XPS、HRTEM等表征手段对薄膜质量进行分析,证明所制备的单层mos薄膜具有超薄厚度和高结晶质量。单层mos场效应晶体管接触特性研究及机理探索。本文使用传统微纳加工技术,对mos基背栅场效应晶体管进行设计和构建,研究mos与电极的界面接触特性并对其接触电阻降低的原因进行深入剖析。实验中,对比了不同介质层材料对接触特性的影响,并对AlO介质层厚度进行优化对比。结果发现,当AlO介质层厚度为0.8 nm时,器件展现出超低的接触电阻1.3 kΩ·μm,超低的肖特基势垒高度27 me V和优异的开关比～10,同时器件的开态电流和迁移率等都有较大提升。之后使用第一性原理计算对AlO/mos薄膜的晶格和能带结构进行计算和分析,通过计算和实验结合的方式对可能的机理进行探索,结果发现超薄AlO界面层不仅能降低肖特基势垒高度,缓解界面处费米能级钉扎现象,还能作为覆盖层保护沟道材料不受空气和水分的影响。单层mos场效应晶体管接触电阻的降低促进了低功耗、高性能电子器件的广泛应用。

关键词： mos2 场效应晶体管肖特基势垒高度接触电阻第一性原理计算

基于Hf1-xLaxOyNz铁电薄膜mos2负电容场效应晶体管电特性研究

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基于Hf1-xLaxOyNz铁电薄膜MoS2负电容场效应晶体管电特性研究

作者：田玉迎华中科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,半导体行业发展越来越快,人们对集成电路性能的要求在逐步提高,使得集成电路基本组成单元金属-氧化物-半导体场效应晶体管（mosFET）器件的特征尺寸不断减小,器件的功耗也随之增加。在传统mosFET器件的栅介质层中加入铁... 详细信息

随着科技的进步,半导体行业发展越来越快,人们对集成电路性能的要求在逐步提高,使得集成电路基本组成单元金属-氧化物-半导体场效应晶体管（mosFET）器件的特征尺寸不断减小,器件的功耗也随之增加。在传统mosFET器件的栅介质层中加入铁电层,可以使亚阈值摆幅（SS）突破玻尔兹曼极限值60 m V/dec,从而使器件的功耗降低。Mo S因其合适的带隙以及高电子迁移率被认为是极具潜能的二维半导体沟道材料。因此本文以Mo S为沟道,采用磁控共溅射方法生长镧（La）掺杂的铪基氧化物（HfLaON）为铁电薄膜制备了负电容场效应晶体管（NCFET）,具体研究内容如下:首先,使用磁控溅射的方法生长了HfLaON薄膜,通过调整Hf O靶和La靶的功率获得了不同的La掺杂含量,对薄膜进行材料特性表征及铁电性能测试验证了薄膜的铁电性,并研究了不同La含量对晶体管电学性能的影响,获得最佳La含量后,进一步确定了薄膜的最佳退火温度。在上述研究基础上,为了提升Mo S NCFET的电性能,对薄膜进行NH等离子体钝化处理,探究了NH等离子体处理对于Mo S NCFET电学性能的影响,并对其处理参数进行了优化。首先研究了不同温度下NH等离子体处理对薄膜表面形貌、铁电性以及晶体管电学性能的影响,在最佳的处理温度下进一步进行功率的优化,并确定出最佳的处理功率。经参数优化后,实验最终获得Mo S NCFET的SS为38.2 m V/dec,回滞电压为54.7 m V,电流开关比为1.57×10～6。最后使用Sentaurus TCAD仿真软件搭建了Mo SNCFET仿真模型,采用金兹堡-朗道（L-K）方程成功导入负电容模型并观察到电压放大效应。提取上述实验的相关电性能参数,并将其作为仿真模型的输入参数,分别进行了La含量及退火温度对晶体管电特性影响的仿真,并探究了NH等离子体处理前后晶体管电特性的变化规律。仿真结果与实验结果呈现出较好的一致性,证明了模型的有效性与实验结果的正确。

关键词：负电容场效应晶体管 mos2 亚阈值摆幅 HfLaON铁电薄膜 NH3等离子体处理

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基于多层mos2的光电探测器设计与仿真

基于多层MoS2的光电探测器设计与仿真

作者：巩旭鹏西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着自动驾驶汽车、无人机和可穿戴电子等新型领域的快速发展,对光电探测器的轻量化、非致冷甚至机械柔性有了更高的要求,这使得传统光电探测器出现了瓶颈。2004年石墨烯横空出世打破了这一僵局,随后具有高吸光性、高载流子迁移率、超... 详细信息

随着自动驾驶汽车、无人机和可穿戴电子等新型领域的快速发展,对光电探测器的轻量化、非致冷甚至机械柔性有了更高的要求,这使得传统光电探测器出现了瓶颈。2004年石墨烯横空出世打破了这一僵局,随后具有高吸光性、高载流子迁移率、超薄厚度的二维层状材料在光电子学领域备受关注。目前以mos为代表的过渡金属硫化物在光电探测领域的应用最为广泛,但由于其厚度的限制,mos对光的吸收相对较弱,灵敏性较差,且只能响应可见光。针对这些问题,本文基于多层mos,以构建内建电场的角度开展了光电探测器的设计与仿真研究。针对目前基于二维材料的场效应光电晶体管暗电流大、灵敏度低的现状,本文设计了一种基于多层mos的肖特基场效应晶体管结构,通过对金属电极材料的选取、研究和分析,最终选定金属Cu作为源电极材料与mos形成肖特基接触;在此基础上通过Silvaco Atlas与Ansys Lumerical联合仿真的方式,获得了该探测器的暗电流、光电流、等效噪声功率、光谱响应和比探测率等性能参数。结果表明:在5V的偏压下,基于多层mos的肖特基场效应光电晶体管的暗电流仅为4.62×10A,比同等条件下普通场效应光电晶体管低了6个数量级;噪声等效功率在10W/Hz左右,比同等条件下的普通场效应晶体管低了4个数量级。接着,研究了栅电压对光电探测器暗电流和光电流的影响,并通过纵向电场分布图分析了栅压对探测器的影响机制,发现栅压为-60V时的响应度比零栅压时提升了77.7%,噪声等效功率下降了1个数量级。最后,为了提高肖特基场效应光电晶体管的光电流,本文利用叉指电极设计了一种基于多层mos的MSM型光电探测器,分析了叉指电极宽度和间距对光电流、暗电流的影响。为了设计出宽光谱、低噪声和快速响应的光电探测器,我们基于多层mos/Ge异质结设计了一种PIN型光电探测器,通过数值模拟的方法对该探测器的暗电流、光电流、光谱响应、瞬态响应和灵敏度进行研究。首先,为平衡mos/Ge异质结光电探测器的响应度和响应速度,我们针对不同厚度的Ge层对器件结构进行了优化。随后,通过Silvaco与FDTD联合仿真的方式对探测器暗电流、光电流进行了仿真与分析,发现在光伏模式下,探测器具有极低的暗电流和较高的光电流,这说明mos/Ge异质结光电探测器具有自驱动探测能力。其次,为探究mos/Ge异质结光电探测器光电特性对光信号的依赖程度,我们研究了在不同波长、不同功率光照下的光电流,发现探测器的光电流非常依赖于光功率,并且根据其光谱响应表明探测器对紫外光、可见光和红外光都有良好的光响应,这证明了该器件具有宽光谱探测的能力。另外,我们研究了在光伏模式下,mos/Ge异质结光电探测器针对550nm和1310nm光照下的瞬态响应,发现探测器对探测可见光和红外光都具有稳定性和重复性;当入射光调制频率为500MHz时,探测器获得了0.8μs左右的上升时间和下降时间,并且根据其频率响应可知波长为1310nm时探测器的3d B带宽达到了19.2GHz左右,这表明该器件具有对探测超快光信号的能力。最后,我们研究了mos/Ge异质结光电探测器的灵敏度,发现噪声等效功率保持在10W/Hz,比探测率保持在10Jones,这说明该器件对弱光具有极高的探测能力。

关键词： mos2 光电探测器肖特基结范德华异质结灵敏度

转角双层mos2的电子及光学性质的第一性原理研究

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转角双层MoS2的电子及光学性质的第一性原理研究

作者：何福莉河北工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着自旋电子学和谷电子学的发展,二维材料中的转角电子学也引起了人们极大的研究兴趣。转角电子学主要是通过在范德瓦尔斯异质结构中扭转一定的角度来操纵材料的电子性质。过渡金属硫族化合物由于其原子级超薄的层状结构以及独... 详细信息

近年来,随着自旋电子学和谷电子学的发展,二维材料中的转角电子学也引起了人们极大的研究兴趣。转角电子学主要是通过在范德瓦尔斯异质结构中扭转一定的角度来操纵材料的电子性质。过渡金属硫族化合物由于其原子级超薄的层状结构以及独特的光电性质在集成纳米系统器件中具有潜在的应用价值,尤其是在转角结构中表现出一些有趣的物理现象,但是在以往关于转角系统的密度泛函理论的研究中,对两个重要问题的研究并不充分,即激子效应和自旋轨道耦合作用对其电子和光学性质的影响。本论文采用第一性原理方法从理论上研究了双层mos的五种不同转角结构的电子和光学性质以及应变工程对转角结构性质的调控。主要的研究结果概括如下:我们计算研究了五种可能的转角结构0°、13.17°、21.79°、32.10°和60°。发现0°和60°结构与其他三种转角结构相比较具有较强的层间耦合作用,这一结果与之前的实验结果高度一致。并且采用准确的多体微扰理论GW计算方法,计算了转角双层mos的准粒子能带结构,计算结果表明电子带隙对转角非常敏感,由于层间耦合作用,在K点的价带处有270 me V的自旋劈裂。并且在GW计算基础上求解BSE方程,发现在1.5-3.5 e V能量范围内有两个明显的吸收峰A和B,这与之前的实验结果相符合,并且激子结合能对层间耦合作用非常敏感,21.79°结构与其他转角结构相比较,具有最大的激子结合能为0.390 e V。除此之外,本文利用广义梯度近似PBE泛函计算研究了应变工程对转角结构的二次调控。研究发现,随着拉伸应变的增大,除21.79°结构之外,其他四种转角结构的静态介电常数明显大幅增加,屏蔽特性逐渐增强。随压缩应变增大,所有转角结构的静态介电常数减小,屏蔽特性减弱。对于五种转角结构,随着拉伸应变的增大,光吸收谱发生轻微的红移现象,随压缩应变增大,光吸收谱发生轻微的蓝移现象。这些现象归因于其能带带隙的变化,带隙的大小变化直接影响着转角结构屏蔽特性的增强或较弱。总之,本论文强调了通过转角来调控双层mos的电子和光学特性的可能途径。除此之外,应变工程对转角双层mos结构有显著的调控作用,应变的调控作用影响了转角结构的能带特性,从而影响了其吸收边的变化和介电屏蔽特性。相反,外加应变使异质结的光学性质发生变化,反映了其能带结构的变化。

关键词： mos2 第一性原理能带结构光学性质应变工程

Fe掺杂mos2的制备及其电催化硝酸盐还原为氨的性能研究

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Fe掺杂MoS2的制备及其电催化硝酸盐还原为氨的性能研究

作者：汪佳丽太原理工大学

学位级别：硕士

硝酸盐是污水中普遍存在的污染物,硝酸盐在人体中会还原成对人有毒有害的亚硝酸盐从而导致一系列的疾病,因此降低污水中硝酸盐的浓度刻不容缓。在众多硝酸盐还原的方法中,电化学还原因其反应条件温和、适用条件广泛以及反应速度快的优... 详细信息

硝酸盐是污水中普遍存在的污染物,硝酸盐在人体中会还原成对人有毒有害的亚硝酸盐从而导致一系列的疾病,因此降低污水中硝酸盐的浓度刻不容缓。在众多硝酸盐还原的方法中,电化学还原因其反应条件温和、适用条件广泛以及反应速度快的优势得到了广泛研究。但是电化学硝酸盐还原依旧面临着硝酸盐还原为亚硝酸盐速率缓慢、反应的选择性低以及析氢反应副反应的挑战。有独特的二维结构的mos以其可调节的晶相、引入硫空位、进行原子掺杂等多种改性方式,在提高电子转移速率的同时可以降低反应能垒并提高催化剂的催化性能而受到广泛关注。基于此,本文制备了含有硫空位的纯mos来抑制析氢反应的发生以及增加反应的选择性并对其电催化硝酸盐还原为氨的性能进行了测试,结果表明硫空位的存在会抑制析氢反应的发生、提高反应的法拉第效率并增强催化剂生成氨的选择性。在纯mos的基础上采用铁原子掺杂的方法对纯mos进行改性提高了催化剂的电荷转移能力以及电化学活性表面积,对其电催化硝酸盐还原为氨的性能进行了测试,结果表明铁原子的掺杂提高了反应的氨合成速率以及法拉第效率。具体的研究工作如下:（1）通过一步水热法制备了含有不同浓度硫空位的mos,利用硫空位来抑制析氢反应发生的同时利用*H促进*N的加氢过程更加容易从而提高氨的产量,增强催化剂对氨的选择性。利用电化学测试确定反应发生的起始电压并通过计时电流法在不同的电压下进行电催化硝酸盐还原为氨的性能测试,通过氨的产量以及法拉第效率来评价催化剂的催化性能。结果表明硫空位含量多的mos（SV-mos）在工作电压为-0.6 V ***时有最优的氨合成性能及法拉第效率,其氨产量为111.33μg·h·mg ,法拉第效率为78.04%,而硫空位含量少的mos在相同条件下的氨产量为76.67μg·h·mg ,法拉第效率为44.62%。最后采用密度泛函理论模拟计算了还原过程中分别生成NH以及N的中间产物的吉布斯自由能,发现硫空位存在的条件下mos可以在促进*H生成的同时抑制H的生成并将*H用于*N的加氢,在抑制了析氢反应的同时增加了氨的产量从而提高了反应的法拉第效率。（2）在上一工作的基础上,对SV-mos进行了铁掺杂,并将不同铁掺杂量的Fe-mos通过计时电流法测定其电催化硝酸盐还原为氨的性能。通过X射线衍射（XRD）、Raman、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）以及电化学测试等对Fe-mos进行结构、晶型、形貌、比表面积以及电化学活性表面积的表征与分析。结果显示铁被成功掺杂到mos的晶格中,而Fe-mos相比于SV-mos在形貌、晶型以及比表面积上并没有明显区别,值得一提的是电化学活性表面积为掺杂前的2.42倍。通过计时电流法测试了不同Fe掺杂量的mos在不同电压下的电催化硝酸盐还原为氨的性能,其中7%Fe-mos的电催化硝酸盐还原为氨的性能最优且在最优电压-0.8 V ***下,氨产量为229.50μg·h·mg ,法拉第效率为81.79%。实验证明Fe的成功掺杂加快了电荷转移速率,提升了电催化硝酸盐还原为氨的性能且Fe-mos对硝酸盐还原为氨具有很好的选择性。通过DFT计算可知铁的成功掺杂使得NH的脱附更加容易,从而使得生成的氨可以很快脱附至电解液中释放反应的活性位点从而提高催化剂的催化活性以及催化剂的持续工作能力。

关键词： mos2 Fe-mos2 电催化硝酸盐还原合成氨

氧化物及二维mos2材料的第一性原理计算研究

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氧化物及二维MoS2材料的第一性原理计算研究

作者：冯天隆河北科技大学

学位级别：硕士

上世纪八十年代末,巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）的发现引发了新一轮对电子器件的研究热潮,通过有效且精准操控电子自旋这个自由度,可以实现高密度的信息存储、输运和处理,这是自旋电子学领域的研究核心。目前对稀磁半导体材... 详细信息

上世纪八十年代末,巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）的发现引发了新一轮对电子器件的研究热潮,通过有效且精准操控电子自旋这个自由度,可以实现高密度的信息存储、输运和处理,这是自旋电子学领域的研究核心。目前对稀磁半导体材料的研究与日俱增,本文选取二氧化锡（SnO）和二硫化钼（2H-mos）为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对非金属和过渡金属掺杂的SnO（001）表面多层体系进行研究,同时对含空位的2H-mos（001）表面单层体系以及在含空位的mos体系基础上进行不同程度的拉伸应力探究;此外,将第Ⅲ周期的10种过渡金属掺杂到2H-mos（001）表面单层体系中,以期探索出新型优良的自旋电子器件。本文的主要研究成果包括:1)对金红石型SnO（001）表面不同缺陷的形成能进行比较,其中在含氧空位（V）、C杂质(C)、N杂质(N)缺陷的形成能中,含氧空位（V）的形成能最低,C原子的形成能略高于N原子;同时,在含Co杂质(Co)、Ni杂质(Ni)缺陷的形成能,Co原子的形成能与Ni原子的形成能相比略高。2)对金红石型SnO（001）表面掺杂体系,在GGA方法下,单个C或N原子诱导SnO（001）表面体系产生的总磁矩是1.99μ或0.99μ;Co或Ni原子掺杂SnO（001）表面体系在GGA方法下的总磁矩是3.0μ或0μ,为了消除过渡金属原子之间存在的强相互关联作用,引入库伦排斥U值,此时杂质Co或Ni原子所贡献的磁矩分别是0.659μ或-1.074μ。3)对2H-mos（001）表面空位体系,含S空位、Mo空位缺陷下的单层mos体系仍然是无磁性的,对空位态下的单层mos体系进行拉伸应力,发现含Mo空位的单层mos体系对拉伸应力更敏感,当双轴拉伸应力达到2%左右时,可以产生最大的磁矩数值（3.99μ）。4)对2H-mos（001）表面掺杂体系,在含过渡金属原子（TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）的单层mos体系中,Ti和Cr两种原子掺杂单层mos体系磁矩为零,其余3d过渡金属原子在掺杂后均可以产生磁矩,其中Cu原子掺杂体系的磁矩最大（5.0μ）,并且多种过渡金属原子的双掺杂都可以使单层mos体系产生宏观铁磁性。

关键词： SnO2 mos2 空位磁性第一性原理计算

基于mos2/MoO3异质结的光电探测器制备及性能研究

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基于MoS2/MoO3异质结的光电探测器制备及性能研究

作者：王婉玉长春理工大学

学位级别：硕士

二硫化钼(mos)薄膜作为二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDCs)的代表材料,由于具有良好的电子迁移率(200 cm·V·s)、带隙随层数可调(1.2～1.8 e V)、较高的光吸收效率(10%)等优势,在当代场效应晶体管、太阳能电池、传感器、光电探测器等... 详细信息

二硫化钼(mos)薄膜作为二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDCs)的代表材料,由于具有良好的电子迁移率(200 cm·V·s)、带隙随层数可调(1.2～1.8 e V)、较高的光吸收效率(10%)等优势,在当代场效应晶体管、太阳能电池、传感器、光电探测器等领域中脱颖而出,展示出优于石墨烯的巨大应用前景。对于高性能光电探测器的制备,合成大尺寸、薄层、高质量的mos二维材料成为关键的研究内容。此外,由于薄层mos二维材料具有原子级的厚度(单层约0.65 nm),在一定程度上限制了器件的光吸收总量,阻碍了高性能mos基光电探测器的发展。因此,针对以上两种mos薄膜在光电探测器应用中的局限性,本文的工作主要从以下几点内容展开:(1)S化大尺寸、薄层mos材料的系统性研究:实验利用原子层沉积(ALD)法在Si/Si O衬底上提前预生长MoO前驱体,再通过S化衬底上预生长的前驱体的方式固定mos成核位点,以实现大尺寸mos薄膜的制备。实验设计通过控制MoO材料的沉积周期实现mos成核密度调控,对合成的mos薄膜厚度进行系统性探究;进一步,探究Si/Si O衬底上的MoO被完全S化的温度,实现高质量mos薄膜的制备。通过以上所述两方面实验条件的调控,实验最终成功实现大尺寸(>500μm)、薄层(1～3L)的mos薄膜的制备。(2)mos/MoO异质结构建及其光电探测性能研究:(1)探究了覆盖层厚度对异质结光电性能的影响,利用层层可控的ALD法制备超薄的MoO覆盖层与mos构建异质结构,通过不同的沉积周期数实现不同的MoO厚度。实验结果表明,异质结的覆盖层越薄则透光性越好,其光吸收性能越优异。(2)在S化过程中物理气相沉积MoO量子点,一步法制备2D/0D的mos/MoO异质结。内建电场促进光生载流子分离的同时,界面缺陷捕获空穴减少激子复合,实现光电流增强。测试结果表明,异质结光电探测器实现了光电性能增强,响应度比单一mos材料增强约14.6倍。(3)局域表面等离子体共振(LSPR)的设计与实现:设计利用金纳米颗粒(Au-NPs)引起LSPR,以提高mos/MoO异质结在可见光范围内的光吸收,同时诱导增强内建电场,进一步促进光生载流子分离。实验首先通过时域有限差分法(FDTD)模拟出可实现实验设计的Au-NPs的粒径(20 nm);其次,采用小型离子溅射仪制备Au-NPs,通过实际的吸收测试证实与模拟结果相符合;最后,在mos/MoO异质结表面复合Au-NPs构建LSPR。光电测试结果表明,实现LSPR后,mos/MoO@Au光电探测器的响应度又进一步增强了约1.5倍。

关键词： mos2 MoO3 异质结光电探测器 CVD LSPR

富氧空位TiO2-x分级微纳球载Ni、mos2构筑及光催化产氢性能研究

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富氧空位TiO2-x分级微纳球载Ni、MoS2构筑及光催化产氢性能研究

作者：李昊天太原理工大学

学位级别：硕士

TiO纳米材料具有优异的化学稳定性和高的反应活性,成为光解水催化剂的明星材料。TiO分级微纳球（THS）由超薄的纳米片构筑,具有极大的比表面积,有助于助催化剂负载改性,受到人们广泛关注。但3.2 e V的禁带宽度和高的光生载流子复合速率... 详细信息

TiO纳米材料具有优异的化学稳定性和高的反应活性,成为光解水催化剂的明星材料。TiO分级微纳球（THS）由超薄的纳米片构筑,具有极大的比表面积,有助于助催化剂负载改性,受到人们广泛关注。但3.2 e V的禁带宽度和高的光生载流子复合速率制约着它的发展与应用。表面引入氧空位对提高TiO光吸收能力和抑制光生电荷复合具有重要作用。本论文使用盐酸和尿素与THS混合,随后在空气中退火引入了掺杂氮,并诱导了富氧空位TiO分级微纳球(THS（Ov）)的形成。进一步在表面负载Pt、Ni和Mo S等助催化剂,提高了TiO的可见光吸收和光生载流子分离能力,有助于实现光催化分解水高效产氢。主要工作内容包含以下三个部分:（1）通过光还原法在THS（Ov）上负载了Pt助催化剂,成功制备出了Pt-THS（Ov）(X)。Pt助催化剂以金属Pt的形式负载,没有对原有载体形貌和结构造成改变。与未经处理的Pt-THS（X）相比,氧空位修饰的Pt-THS（Ov）(X)光催化分解水析氢的能力显著提高。在全光谱（UV-Vis）辐照下,Pt-THS（Ov）(0.1wt%)的光催化分解水析氢性能达到4.55 mmol·g·h。Pt助催化剂、THS和氧空位三者之间展现出了良好的协同效应,氧空位很好的修复了THS载体的带隙,并且为Pt助催化剂的负载提供了锚定位点。Pt助催化剂所引起的表面等离子体共振效应进一步激发电子从导带和氧空位能级转移向Pt助催化剂,并且在THS表面形成的肖特基结阻止了电子的反向转移,抑制了光生电子-空穴对的复合,有助于光催化分解水产氢性能提高。（2）通过浸渍光还原法在THS（Ov）上负载了非贵金属Ni基助催化剂,成功制备出了Ni-THS（Ov）(X)。Ni基助催化剂以金属Ni和Ni（OH）的形式负载在THS（Ov）表面,未对原有载体形貌和结构造成影响。与未经处理的Ni-THS（X）相比,氧空位修饰的Ni-THS（Ov）(X)光催化分解水析氢的能力也显著提高。在全光谱（UV-Vis）辐照下,Ni-THS（Ov）(0.1wt%)的光催化分解水析氢性能达到4.88 mmol·g·h。形成的Ni/Ni能级略低于THS的CB,金属Ni可以作为良好的助催化剂促进THS（Ov）的光生电子转移到Ni物种,发生还原反应生成H。进一步研究了Ni基助催化剂、THS和氧空位三者之间的协同关系,Ni物种可以作为电子陷阱捕捉导带和氧空位能级处的电子,由于Ni物种在可见光区域的SPR吸收,可以将能量反馈回THS（Ov）,这有利于THS中载流子的分离和传输,并且形成的肖特基结起到了抑制光生电子-空穴对复合的效果。（3）通过水热复合方法,在THS（Ov）上负载了Mo S助催化剂,成功制备出了Mo S/THS（Ov）(X)。Mo S助催化剂负载使原有的分级微纳球上出现了絮状形貌的Mo S,XRD显示,复合催化剂的结构为锐钛矿型TiO与无定形的Mo S相结合。在全光谱（UV-Vis）辐照下,Mo S/THS（Ov）(0.6:1)展现出了最佳的析氢性能,为747.29μmol/g/h。与未经氧空位处理的Mo S/THS（X）样品相比,光催化分解水析氢性能也有提升。催化剂性能的提升归因于THS、氧空位和Mo S助催化剂之间的协同作用。氧空位和Mo S提高了THS在400-800 nm处可见光的吸收能力,并且抑制了光生电子-空穴对的复合,而Mo S为载体提供了更多的反应位点,加快了电子的传输速率。

关键词： TiO2分级微纳球 N掺杂助催化剂 Pt Ni mos2 复合材料光催化分解水

水系锌离子电池mos2正极材料的改性设计及性能研究

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水系锌离子电池MoS2正极材料的改性设计及性能研究

作者：龙飞桂林理工大学

学位级别：硕士

水系锌离子电池具有成本低、安全环保等优点,是一种潜在的电化学储能技术。通常,水系锌离子电池由正极活性材料、负极锌金属、水电解液和隔膜组成。其中正极活性材料对电池的电化学性能影响非常重要,然而目前多数活性材料都存在锌离子... 详细信息

水系锌离子电池具有成本低、安全环保等优点,是一种潜在的电化学储能技术。通常,水系锌离子电池由正极活性材料、负极锌金属、水电解液和隔膜组成。其中正极活性材料对电池的电化学性能影响非常重要,然而目前多数活性材料都存在锌离子在其中的扩散效应缓慢和导电性差等问题。尽管二维（2D）的二硫化钼（mos）已被证明是很有前途的正极活性材料,但其较差的电子导通能力和不活跃的基面依然限制了其在水系锌离子电池中的发展。构建合适的微观导电异质结构是解决上述问题的有效策略之一。基于此,本文旨在通过合适的结构设计来提高mos的导电性并解锁其活性基面,改善其在水系锌离子电池中的电化学性能。本研究以两种新兴的2D材料TiCT MXene和还原氧化石墨烯（r GO）作为mos的生长平台,通过将mos原位生长并牢固耦合在两种优良的基材上,设计出了两种异质结构。主要研究内容如下:采用水热法将mos原位生长在TiCT MXene上,构建了新型的1T-mos/TiC MXene充放电网络异质结构。1T-mos/TiC MXene具有高的导电性、小的尺寸效应和良好的亲水性。在0.10 A g和10.00 A g时,其比容量分别达到了284.3 m Ah g和105.2 m Ah g,具有高的倍率性能。在充放电循环3000圈后,容量保留率为93.2%,显现出优良的循环稳定性。良好的电化学性能来自于1T-mos和TiC MXene在异质结构中的高效协同作用。系统异位表征表明1T-mos/TiC MXene的储能机理为,充放电过程中锌离子在mos层间的可逆嵌入/脱出并伴随着mos的半导体相（2H）和金属相（1T）之间的可逆转变。此外,采用1T-mos/TiC MXene构建的柔性可穿戴准固态锌离子电池在不同弯曲条件下也表现出稳定的电化学性能。采用溶剂热法将mos原位生长在r GO上,构建了新型的1T-mos/r GO充放电网络异质结构。密度泛函理论模拟与计算证明了1T-mos/r GO具有低的锌离子扩散势垒和高的导电性。1T-mos和r GO良好的协同效应促进了电子在异质界面处的快速传输转移,硫空位提供了更多的锌离子吸附及扩散位点。电池性能测试表明其在0.20 A g和20.00 A g时分别显示出303.1 m Ah g和102.7m Ah g的高比容量。系统异位表征表明锌离子在mos层间的可逆嵌入及脱出的储能机理。此外,采用1T-mos/r GO构建的柔性准固态锌离子电池在不同变形状态和不同温度工作时也显示出了可观的充放电容量。

关键词：水系锌离子电池正极材料 mos2 异质结构柔性