黑磷_类黑磷二维原子晶体材料的光电化学性能研究

《黑磷_类黑磷二维原子晶体材料的光电化学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510121203分类号O469密级硕士学位论文黑磷/类黑磷二维原子晶体材料的光电化学性能研究学位申请人任晓辉指导教师祁祥副教授学院名称物理与光电工程学院学科专业物理学研究方向纳米材料的制备与物性二○一八年六月八日PhotoelectrochemicalPerformancesofBlackphosphorous/Blackphosphorous-likeTwo-dimensionalAtomicCrystalMaterialsCandidateXiaohuiRenSupervisorXiangQi,AssociateProfessorCollegeSchoolof

2、PhysicsandOptoelectronicsProgramPhysicsSpecializationSynthesisandPropertiesofNanomaterialsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune8th,2018湘潭大学硕士毕业论文摘要低维纳米材料研究是材料领域中新兴的一个方向，近几十年来，二维材料的大家族里不断添加新的成员。由于不同的二维材料具有各异的结构和特性，因此二维材料能在不同的领域中发挥各自特长。近期研究所关注的黑磷材料具有优异的光电化学特性，其研究潜力绝不亚于石墨烯材料。除了黑磷以外，

3、一系列具有与黑磷相似原子结构的类黑磷材料进入人们的视野，且其中的绝大多数都展现出合适的能带带隙以及高的电子迁移率。将类黑磷材料和黑磷组合成混合维度异质结构，有助于协同实现各维度结构的优势互补，为高性能光电化学材料研究打开一扇新的大门。本学位论文以黑磷/类黑磷二维原子晶体材料为主，在大规模稳定制备二维材料的研究基础上，研究了黑磷/类黑磷二维原子晶体的光电化学性能，初步探索了其在电催化和光电探测器件方面的应用能力。相关工作如下：1.析氧反应在燃料电池等能源转换领域是非常重要的半反应，其反应的动力学过程常常制约了整个能源转换以及水解过程的最终效率和产量。我们测试了少层二维黑磷纳米片的催化产氧活性及结

4、构稳定性。结果表明，黑磷纳米片的催化能力相较于其块体结构有所提高，产氧起始电压为1.45V，塔菲尔斜率为88-1mVdec，具有一定的催化产氧优势。不仅如此，我们还研究了少层黑磷纳米片在不同电解液浓度以及离心速度下的电催化性能，证实了降低黑磷纳米片的厚度能暴露出更多的活性位点同时增大反应活性面积这一结论，为后续进一步提高材料的电化学性能打下重要基础。2.选用KOH作为电解质，在溶液的环境下测试了液相剥离制备的少层黑磷纳米片的自供电光探测性能以及其稳定性。研究发现，黑磷纳米片在KOH电解-2-2液中的光电流能达到265nAcm，一周之后其光电流大小仍有103nAcm。结果表明，黑磷纳米片在KOH

5、电解液中具有优异的光探测能力以及良好的稳定性。不仅如此，通过对KOH电解液的浓度和偏压进行调控，在研究黑磷纳米片光探测性能和电解液浓度关系的同时，进一步提升了黑磷纳米片的光探测性能。3.得到获取二维类黑磷材料纳米片（MoS2、SnSe、WS2纳米片）的制备路线，并研究了类黑磷层状材料及异质结构的光电化学性能。通过水热的方法将MX2和TiO2组合在一起，研究了其光电化学性能。实验表明，类黑磷层状材料本身继承了部分黑磷结构上面的优势，同时自身还具有良好的稳定性。在MoS2纳米片上生长TiO2纳米颗粒，材料整体的光电化学性能与单一材料相比得到极大提高。关键词：黑磷；二维原子晶体；类黑磷材料；光电化学

6、；光电探测器I湘潭大学硕士毕业论文AbstractLowdimensionalnanomaterialsresearchisanewtrendinthefieldofmaterialsscience.Inrecentdecades,newmembersinthelargefamilyoftwo-dimensionalmaterialsconstantlyappeared.Duetothedifferentstructuresandcharacteristics,two-dimensionalmaterialscandisplaytheirownadvantagesindifferentfiel

7、ds.Recentresearchesfocusedontheblackphosphorusmaterialwithexcellentphotoelectrochemicalcharacteristicswhicharecomparabletothatofgraphene.Inaddition,aseriesofblackphosphorus-likematerialswiththesameato