低维黑磷的制备及其在光催化降解领域的应用研究进展

低维黑磷具有直接可调节带隙结构、高载流子迁移率及良好的生物相容性等优点,使其在光催化降解领域有着不可或缺的地位,但它存在自然环境下极易被氧化和电子空穴利用率低等问题。制备稳定且高效的低维黑磷复合材料对于其实际应用有着重要的意义。本文介绍了低维黑磷的制备和低维黑磷复合材料在光催化降解领域的应用。对不同方法制备的低维黑磷的效果和光学性质的改变进行了比较,对机械剥离、化学气相沉积、液相剥离和溶剂热合成法进行了详细描述及总结。结合现有文献,对碳质、金属、半导体及其他材料和低维黑磷制备的复合材料进行了总结,并对复合材料在光催化降解领域的效果和复合后低维黑磷光学性质的改变进行了分析。提出了低维黑磷及其复合材料在制备上存在的问题,通过文中所述的复合方法及所选复合材料,对低维黑磷的实际应用进行了展望。     

电化学剥离黑磷制备纳米黑磷研究进展

纳米黑磷具有可调节直接带隙、高载流子迁移率等优点,在储能、催化等领域具有广阔的应用前景。然而,纳米黑磷应用的前提在于其高效制备。在制备纳米黑磷的诸多方法中,电化学剥离法通常在温和的反应条件下进行,操作简单、高效、可控性较强,是目前最有可能实现纳米黑磷低成本、规模化的可控制备方法。根据电化学剥离过程中原料黑磷的位置,电化学剥离可分为阳极剥离、阴极剥离和电解液剥离。为系统了解电化学剥离制备纳米黑磷的研究现状与发展前景,综述了3种不同电化学剥离方式制备纳米黑磷的研究进展,同时分析了3种剥离方式的优缺点及对应的剥离机制。最后对未来电化学剥离黑磷进行了展望,并提出阴极剥离由于制备的纳米黑磷种类丰富且氧缺陷少,是一种相对较优的实现纳米黑磷高效制备的电化学剥离方式。     

黑磷的液相法制备研究进展

黑磷因其独特的结构和优异的性能在许多领域展现出很好的应用前景。目前黑磷的应用仍受限于其制备方法及剥离方法。液相法是在液相条件下合成黑磷的方法,主要包括汞回流法、铋熔化法和溶剂热法。液相法可以一步制备出纳米黑磷,具有操作简单、反应条件温和、可控性强等优点,是目前最有可能实现纳米黑磷的低成本、可控制备的方法。综述了液相法制备黑磷的研究现状,分析并讨论了该方法的优点和不足之处。针对液相法制备出的黑磷存在晶型差、产率低且不稳定的问题,提出选择合适的溶剂、调控反应温度有望制备出新型结构的纳米黑磷基材料并提高黑磷的结晶性及产率,同时在制备过程中实现原位掺杂或形成复合材料有望提升黑磷的稳定性,进而拓宽黑磷的应用领域并提升黑磷的性能。     

新型无机磷基阻燃剂的研究进展

以黑磷基阻燃剂为代表的纳米级新型无机磷基阻燃剂,在极低的添加量下即可实现高分子材料的阻燃性能和机械性能的同步提高,表现出良好的应用前景。综述了新型无机磷基阻燃剂的研究进展,重点介绍了黑磷基阻燃剂的功能化策略、制备工艺、阻燃机理和应用进展,最后对发展趋势进行了展望。总结并评述了黑磷制备所用的超声剥离、球磨剥离、电化学插层剥离等纳米化工艺和利用阻燃有机/无机物质对黑磷进行共价或非共价的修饰策略,对比分析了溶液共混、熔融共混、原位聚合、涂层等复合制备工艺的利弊,归纳了黑磷基阻燃剂的结构与性能之间的基本规律,提出了今后在科学创新和工程突破两方面的研究重点。     

黑磷烯稳定性增强研究进展

黑磷烯是一种新型的二维材料,具有高的载流子迁移率,可调节的直接带隙,独特的各向异性物理化学性质,在储能、光电、医药、传感器等领域具有广阔的应用前景。由于黑磷烯容易在潮湿和氧气存在的环境条件下发生氧化降解,限制了其实际的应用。综述了黑磷烯的不稳定机制并总结了相关研究者近年来针对提高黑磷烯稳定性的一些策略与方法,并介绍了本课题组在解决黑磷烯稳定性方面的工作进展,对未来提高黑磷烯的稳定性方法进行了展望。     

黑磷纳米复合材料的制备及其在传感中的研究进展

黑磷是一种新型的二维材料,具有独特的蜂窝褶皱结构、良好的生物相容性、较高的载流子迁移率以及可调的带隙,在传感中展现了巨大的潜力。但单独的黑磷在空气中易被氧化,这限制了其应用。黑磷纳米复合材料的构建不仅有利于提升黑磷稳定性,而且有利于增强材料传感性能。该文综述了黑磷复合材料的制备及其在传感中的研究进展。首先介绍几类黑磷复合材料的制备方法,包括黑磷/金属氧化物、黑磷/金属硫化物、黑磷/单层材料、黑磷/金属纳米粒子和黑磷/碳等复合材料。然后,介绍黑磷复合材料在电化学传感和气敏传感的研究进展。最后,对黑磷复合材料在传感领域的发展与面临的挑战进行了展望。     

黑磷的制备及储能应用研究进展

黑磷作为一种新型的精细磷化工产品,因其高的理论比容量、高的载流子迁移率及良好的导电性而在储能领域具有很好的应用前景。近年来,针对黑磷、纳米黑磷的制备及其储能应用,涌现出了许多新技术、新方法与新策略。在黑磷的制备方面,开发了加压法（高压法、机械球磨法）和催化法（铋熔化法、汞回流法、矿化法）制备技术,但仍未能实现黑磷的连续化制备;在纳米黑磷的制备方面,开发了自上而下法（机械剥离法、超声剥离法、剪切剥离法、电化学剥离法）和自下而上法（溶剂热法、化学气相沉积法）,然而,高质量、高产率纳米黑磷的精确可控制备技术还有待开发。此外,黑磷在应用于储能领域时,大的体积膨胀使得电池储能性能变差,通过纳米化并与其他材料复合制备纳米黑磷基复合材料,发挥协同作用,一定程度上能够缓解以上问题。从黑磷、纳米黑磷的制备及其在储能领域的应用三个方面进行综述,旨在为高品质黑磷及纳米黑磷的高效率、低成本、可控及规模化制备提供借鉴思路,为其在储能领域的发展方向奠定基础。     

二维钙钛矿材料制备技术研究进展

钙钛矿因具有可调性结构、低缺陷密度、高载流子迁移率以及带隙可调等优异的物理化学特性而被广泛地应用于太阳能电池和光电探测器等光电器件领域。二维钙钛矿材料由于维度和厚度尺寸减小,引起量子限域效应,使得电子-空穴相互作用增强,激子结合能增大。因此,二维钙钛矿材料与其块体材料相比表现出了更优异的光电特性,并且稳定性增强,迅速成为二维材料领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了剥离法、液相法和气相法等3种二维钙钛矿材料的制备方法,分析了各种方法的优缺点,并对其未来的发展进行了展望。指出二维钙钛矿材料的研究需要重点关注以下两个方面：1）开发一种简单可行的大规模生产大尺寸、高质量、环境友好以及高稳定性的二维钙钛矿材料的制备方法仍然是该领域研究的重点,3种制备方法中气相法是非常有可能实现大规模生产大尺寸、高质量二维钙钛矿材料的有效途径,但是急需解决的问题是降低设备成本以及通过改进工艺条件来提高二维钙钛矿材料的生长速度;2）二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域已经表现出很好的应用前景,但是光电器件的工作原理以及如何精确调控材料形貌与发光性能等这些基础研究仍然需要更深入的探...     

基于薄层黑磷的电化学传感器研究进展

自2014年首次被报道以来,层状黑磷作为一种新型的二维纳米材料受到了广泛的关注与研究。层状黑磷具有比表面积大、带隙结构可调、载流子迁移率高、生物相容性好及易修饰等特点,是一类潜在的理想生物传感材料。本文将关注层状黑磷在电化学传感器中的应用,根据检测目标物的类型,对最新的研究报道进行了详细分类与讨论,主要包括气体分子、生物小分子、其他小分子、生物大分子、细胞几大类基于层状黑磷构筑的电化学传感器。重点概述了层状黑磷及其复合纳米材料的制备方法与性质,传感器的结构、工作原理与分析性能等。最后讨论了黑磷基纳米材料在电化学传感器中应用的现存问题和未来发展方向,为进一步拓展黑磷纳米材料在分析传感领域的应用提供了参考。     

黑磷烯的半导体特性及其在场效应晶体管领域的研究进展

近年来二维材料因其独特的性能成为材料科学研究的热点,黑磷烯因具有直接带隙和优异的电子迁移率等独特性能逐渐成为一种备受关注的新型二维材料。着重介绍了黑磷烯的制备方法,阐述了黑磷烯的半导体特性以及黑磷烯在场效应晶体管领域的研究进展,最后对黑磷烯的未来发展趋势作出展望。     

氧化石墨烯和过渡金属碳/氮化合物固定化酶

二维纳米材料具有高机械强度和比表面积、大量表面官能团、良好的亲水性及生物相容性,是固定化酶的良好载体。本文选取经典的氧化石墨烯（GO）以及新型的过渡金属碳/氮化合物（MXenes）,分别介绍了它们的制备方法和结构、物理和化学性质,综述了它们在固定化酶领域的应用研究,并进行了比较。文中指出：GO由石墨烯经化学氧化再剥离制得,MXenes由其前体经刻蚀制得,不同的氧化或刻蚀方法制得的材料在组成、结构、性能等方面存在差异。GO表面的可反应官能团更多,包括羟基、羧基和环氧基,故在固定化酶领域应用广泛。MXenes固定化酶则主要利用表面的羟基反应或负电荷吸附,目前主要用于制备生物传感器。最后指出这两种材料还存在制备效率低、纳米片易聚集、循环利用性差等问题。今后的发展方向是要开发更为简单和安全的材料制备方法,探索更为有效的插层和剥离手段以及改善固定化酶的回收策略,进一步推进二维纳米材料在固定化酶领域的应用。     

超临界CO2剥离法制备石墨烯的过程强化研究

石墨烯因其独特的二维结构和优异的物理性能在众多领域中引起了广泛的关注,高质量石墨烯的制备是实现其应用价值的前提。尽管目前石墨烯的制备方法较多,但是开发绿色、低成本、规模化制备方法的道路仍然充满挑战。物理法剥离石墨能够实现高结晶石墨烯的制备,特别是超临界CO₂流体具有廉价、绿色、稳定、易分离且可重复利用的优势,在石墨烯制备上展现出巨大的应用潜力。以超临界CO₂制备石墨烯为出发点,梳理了近年来超临界CO₂法剥离石墨制备石墨烯的研究进展,重点阐述了制备过程中的强化剥离手段,期望对未来石墨烯材料的制备提供思路。     

Recent advances on graphene microstructure engineering for propellant-related applications

As a special polymeric composite and military-strategic material, composite solid propellant has attracted extensive attention and efforts to improve its performances. Graphene been regarded as an ideal material to enhance the performances of propellants, because of its excellent physical and chemical properties, such as ultra-strong strength, large specific surface area, remarkable thermal conductivity, and phenomenal electrical performance. Moreover, the microstructure engineering based on graphene has been demonstrated to reveal effective influences on the composites. Recently, many new advances have been developed in microstructure engineering of graphene for propellant-related applications. In this article, we first present an overview of the main synthesis methods of graphene. Subsequently, these new advances are reviewed, discussed, and summarized carefully. Finally, the application prospects of microstructure engineering of graphene in the propellant field are proposed.     

催化臭氧氧化法中催化剂制备及其催化性能研究进展

近年来,催化臭氧氧化技术由于其诱人的应用前景而得到广大学者的青睐。催化臭氧氧化技术中高效催化剂的制备已成为众多学者的研究热点。文章主要介绍了催化剂制备的几种常见方法(如传统的浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等)和制备方法中使用的新技术(如等离子体技术、超声波技术),并展望了今后催化剂制备的研究方向。     

石墨烯的制备及其负载催化剂的应用研究进展

石墨烯是一种具有二维平面结构的新型碳纳米材料,其特殊的单原子层结构使其具有独特的理化性质。石墨烯具有多种形貌和结构,其形貌和结构与优异的物理和化学性质息息相关,因此,有关石墨烯的制备和应用研究已成为研究的前沿和热点之一。综述了石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用。重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源和催化剂载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。