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半连续离子层吸附与反应技术制备新型氧化物二维材料

  返回澳门新葡新京官方网站主页   发布时间: 2017-03-27 15:43:02   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:
摘要:

     超薄二维材料是指单层或者少层原子构成(通常厚度不大于3纳米),并且横向尺寸为数百纳米几十微米的片状结构近年来,超薄二维氧化物材料以其优异的光电等物理性能,引起了广泛的研究兴趣。但遗憾的是,迄今大多数氧化物材料用现有技术无法制备出超薄二维结构,这极大的限制了超薄二维氧化物材料的研究与开发利用。

氧化石墨烯(GO作为模板制备二维氧化物结构鲜有成功案例,主要问题在于二维氧化物在GO表面的生长过程中,GO会发生层叠化,团聚严重,从而破坏了二维材料的超薄结构。近期,我院低维氧化物能量转换材料课题组的李亚光博士等人发现GO模板法生长氧化物的过程中存在亚稳态,GO在溶液中单分散,没有发生层叠化,但这个亚稳态极不稳定,短时间内就会消失,GO重新发生层叠、团聚。针对这个问题,他们发展了一种连续离子层吸附与反应技术(简称半SILAR法)。方法将吸附金属离子的GO溶液超声以获得单分散的亚稳态,然后利用自制液氮枪将亚稳态溶液在5秒钟内快速冷冻成固体,保留亚稳态。经过后续冻干、空气灼烧后即可得到超薄二维氧化物材料。该课题组利用半SILAR法制备出CaO(碱土金属氧化物)、NaCo2O4(多金属氧化物)、Fe掺杂TiO2(浓度可控掺杂结构)的超薄二维结构。得到的氧化物厚度仅为1纳米左右,而尺寸可达数微米,其中Fe掺杂TiO2的比表面积达到520 m2•g-1。这些特性使得这些材料可以应用于能源、环境科学等多个领域这种新的制备方法适用于大部分氧化物超薄二维结构的制备,并且可以推广到其他二维材料体系,对二维材料的合成具有重要意义。相关工作发表在近期的2D Materials 20174025031IF=9.611)上

该工作得到了河北省优秀青年基金(A2016201176),国家自然科学面上项目(51372064),,澳门新葡新京引进人才项目,,澳门新葡新京优秀博士研究生培育项目YB201502)的共同资助。

 

 SILAR技术制备新型氧化物二维材料示意图

文章链接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa5b1b/meta#


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