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新型Ti0.87O2二维无机材料的可控制备与表征开题报告

 2020-04-23 19:54:14  

1. 研究目的与意义(文献综述)

纳米材料根据尺度可划分为:(1)零维(0d)材料,指在空间三维尺度均在纳米尺度、高对称各向同性结构,如纳米粒子,量子点等;(2)一维(1d)材料,指在空间有两维处于纳米尺度,如纳米线、纳米管等;(3)二维(2d)材料,指在三维空间中有一维在纳米尺度的材料,如石墨烯等[1]。近十年的研究表明,二维材料因其丰富多样的晶体结构和化学成分,具有优异的光、电、磁、热等特性,在储能、催化、传感、导热等领域具有的巨大应用潜力[2,3]。且相比于其他维度的纳米材料, 二维材料的优势在于其柔性和透明度高, 在可穿戴智能器件和柔性储能器件等领域的应用前景广阔。

尽管二维材料在国内外引起了广泛的研究热潮,但仍存在一些挑战性的问题有待解决,如合成产率低、结构可控性差、稳定性差等问题[4,5,6]。为了解决这些问题,后续的研究方向包括:1) 提高产率,实现大量合成甚至是工业级产量;2) 提高制备可控性,实现结构和成分的有效调控;3) 提高稳定性,探究二维材料稳定化的工艺[7,8,9]。此外,制备二维材料基复合材料或异质结以开发新颖的物理、化学特性,发掘已有材料的更多潜力,最终拓展其应用范围[10,11]

发展基于单层或薄层二维纳米材料的电子器件,以及利用二维无机材料构建具有新结构和新功能的三维宏观体材料,其中关键问题之一是要实现二维无机材料的可控制备[12]。制备出具有特定成分、尺寸、厚度、结晶度、晶相、缺陷等特性的二维无机材料, 对于探究其性能和应用具有重要意义[13,14,15]。例如,研究比较广泛的二维高介电材料有在内存卡、电容器和栅极介质等电子器件上得到应用的潜力。二维无机纳米片主要是从层状材料出发,通过液相剥离法来制备,如ti0.87o2, ca2nb3o10和mno2[16,17]。这类材料的厚度在1-3纳米之间,而长度在几百纳米到微米范围内分布。其中,ti0.87o2纳米片是由tio6八面体通过边缘相连在二维方向形成有序的晶格,而面外的厚度则限定在0.75纳米。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:制备k0.8ti1.73li0.27o4陶瓷粉末,h1.07ti1.73o4陶瓷粉末,ti0.87o2二维单层材料

材料表征:对进行结构表征和电化学性能测试,通过xrd、afm、sem、tem和等离子icp等测试手段对材料的形貌,晶体结构,化学成分,厚度,尺寸等进行分析与表征。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,完成k0.8ti1.73li0.27o4及h1.07ti1.73o4陶瓷粉料的合成。利用sem,xrd,等离子icp和ft-ir等测试手段对其形貌,晶体结构,化学成分进行表征与分析。

第8-12周:完成ti0.87o2二维材料的合成。利用afm,xrd,等离子icp等表征手段对化学成分,晶体尺寸,厚度,尺寸进行表征与分析。

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4. 参考文献(12篇以上)




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