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      二維材料研發取得新成果 在儲能等領域有重要應用潛力

      發布時間:2024-04-10 10:25:00來源: 光明網-《光明日報》

        【科技前沿】

        光明日報北京4月9日電(記者齊芳)新材料的研發是目前國際競爭的焦點,往往能帶來制造業的飛躍。我國科研人員在材料研發上又出新成果:在二維過渡金屬碲化物材料的宏量制備方向取得新進展,為二維過渡金屬碲化物材料的規模化制備提供了可能性。這一成果由中國科學院大連化學物理研究所吳忠帥研究員團隊,與中國科學院深圳先進技術研究院、中國科學院金屬研究所和深圳理工大學(籌)成會明院士,北京大學電子學院康寧副教授合作完成,論文近日在線發表于《自然》雜志。

        二維過渡金屬碲化物材料是一類新興的二維材料,由碲原子和過渡金屬原子(如鉬、鎢、鈮等)組成,其微觀結構類似于三明治,過渡金屬原子被上下兩層的碲原子“夾”住,形成層狀二維材料。二維過渡金屬碲化物材料因其奇特的超導、磁性、催化活性等物理和化學性質,在催化、儲能、光學等領域展現出重要應用潛力,受到了國際學術界的廣泛關注。

        然而,目前該材料還無法實現高質量的宏量制備,其實際應用受到阻礙。吳忠帥說:“二維過渡金屬碲化物材料一般采用‘自上而下’的制備方法,如同拆解積木,通過機械力或化學作用方式將其一層一層剝離下來,從而制備出單層的二維納米片,再投入實際應用。但之前一些常用的方法,要么效率低,要么有安全隱患,如何實現安全、高效化學剝離,成為科學家努力的目標。”

        科研人員創新性地采用固相化學插層剝離方法,篩選出了一種固相插層試劑——硼氫化鋰,實現了安全、高效、快速插層剝離。吳忠帥說:“整個插層剝離過程只需10分鐘,可宏量制備出百克級(108克)碲化鈮納米片,產量提升了兩個數量級。”團隊還利用此方法制備出了5種不同過渡金屬的碲化物納米片和12種合金化合物納米片,證明其具有普適性。

        據悉,利用這種方法制造出的二維過渡金屬碲化物納米片,制備的溶液和粉體具有良好的加工性能,可以作為各種功能性漿料,實現薄膜、絲網印刷器件、3D打印器件、光刻器件的高效和定制化加工等,有望在高性能量子器件、柔性電子、微型超級電容器、電池、催化、電磁屏蔽、復合材料等方向發揮重要作用。

        《光明日報》(2024年04月10日 08版)

      (責編:李雨潼)

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