II-VI族基半导体二维异质纳米晶的液相法可控合成及光电催化性能研究

批准号:
51902023
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
徐萌
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
二维材料因电子高度二维限域化、大比表面积及表面原子高度暴露等优势,展示出新颖的理化特性,成为新能源、光电等应用的理想材料。其组分、晶体工程引起的层内异质界面及掺杂协同调控合成是关键科学问题。本项目拟设计金属离子与二维半导体材料之间的阳离子交换反应,液相法制备层内异质界面可控的二维异质纳米晶(CdX/Cu2X、CdX/ZnX异质纳米结构)并协同实现原子级精度的掺杂。结合球差TEM、EXAFS、KP-FM、时间分辨瞬态吸收谱等高分辨异质界面结构及性能表征,在n型/p型导电、界面载流子传递等光生载流子性质研究基础上,研究其引起的异质界面能带和掺杂能级结构的协同调控、及光电催化等性能的应用。通过原子级精细结构调控引起的“结构-能级-性能”构效关系研究,为其在光电新能源应用奠定新材料基础。
英文摘要
The two-dimensional (2D) feature is unique and indispensable to access unprecedented physical, electronic, and chemical properties due to electron confinement in two dimensions. Controllable synthesis 2D II-VI semiconductor based hetero-nanocrystals and achieving the precise modulation of hetero-interface energy band structure are the critical bottlenecks for wide application of 2D II-VI semiconductor hetero-nanocrystals in catalyze, photoelectricity applications. In the proposed project, based on the designing the liquid soft acid-base coordination reactions between host metal ions and the 2D II-VI semiconductor metal ions, achieving the atomically tunable synthesis of hetero-structure CdX/Cu2X, CdX/ZnX 2D lateral hetero-nanocrystals. By utilizing spherical aberration corrected TEM, EXAFS, Kelvin probe force microscope and femtosecond time-resolved transient absorption, based on the studies of extra electrons (n-type doping) or extra holes (p-type doping), mobility of photon-generated carrier, we will achieve the precise ontrol of hetero-interface energy band and doping energy band structure. Exploring the intrinsic microstructure-activity relationship between the interfacial structure, energy band and apparent luminescence performances of the 2D hetero-structured functional nanomaterials systematically, and realizing wider applications of the 2D hetero-structured nanomaterials in the photoelectrocatalysis application.
实现过渡金属硫化物(TMDs)二维超薄纳米片可控异价掺杂及横向二维/二维超薄异质纳米片可控构筑,实现掺杂能级和异质界面处能带结构的精确调控,是开发二维材料在光电及能源方面应用的关键科学问题及难题。目前研究仍以同价及不可控间隙位掺杂为主,本项目拟设计不同配位活性的金属离子之间的阳离子交换反应,实现了低温绿色条件下原子级精度异价掺杂的ZnX, CdX, Cu2X超薄纳米片可控制备,获得高效的光致发光,实现了n型/p型导电类型、掺杂能级、掺杂位置和异质界面能带结构调控。在研究其发光机理基础上实现了高效掺杂发光;建立TMDs超薄纳米片的掺杂、导电类型、能带结构、光电性能间的构效关系,为设计发展新型功能TMDs二维纳米材料,为其在光电等方面的应用奠定基础和理论支撑。
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专利列表
Unique Cation Exchange in Nanocrystal Matrix via Surface Vacancy Engineering Overcoming Chemical Kinetic Energy Barriers
通过表面空位工程克服化学动能障碍,在纳米晶体基质中进行独特的阳离子交换
DOI:10.1016/j.chempr.2020.08.020
发表时间:2020-11-05
期刊:CHEM
影响因子:23.5
作者:Bai, Bing;Zhao, Chongyang;Zhang, Jiatao
通讯作者:Zhang, Jiatao
Dopant Diffusion Equilibrium Overcoming Impurity Loss of Doped QDs for Multimode Anti-Counterfeiting and Encryption
掺杂扩散平衡克服掺杂量子点的杂质损失,用于多模式防伪和加密
DOI:10.1002/adfm.202100286
发表时间:2021-04-15
期刊:ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
影响因子:19
作者:Bai, Bing;Xu, Meng;Zhang, Jiatao
通讯作者:Zhang, Jiatao
Cation Exchange Enabled Cu Dopants Location Tailoring and Photoelectric Properties Regulation in CdS Nanosheets.
CdS 纳米片中启用阳离子交换的铜掺杂剂位置调整和光电特性调节
DOI:10.1021/acs.jpclett.1c00850
发表时间:2021-04
期刊:The journal of physical chemistry letters
影响因子:--
作者:Changsheng Song;Jiajia Liu;Shuman Jia;Bing Bai;Hongpan Rong;Jiatao Zhang;Meng Xu
通讯作者:Meng Xu
Positively charged collective oscillations induce efficient Aβ1-42 fibril degradation in the presence of novel Au@Cu2-xS core/shell nanorods.
在新型 Au@Cu2-xS 核/壳纳米棒的存在下,带正电的集体振荡会诱导有效的 Aβ1-42 原纤维降解。
DOI:10.1039/d1cc01470f
发表时间:2021-06
期刊:Chemical communications
影响因子:4.9
作者:Xiaodong Wan;Mengyao Su;Yuemei Li;Guopeng Tu;Liu Huang;Muwei Ji;Xinyuan Li;Jiatao Zhang;Meng Xu;Hongzhi Wang
通讯作者:Hongzhi Wang
配体-溶剂协同调控的I-III-VI族二维纳米晶阳离子掺杂与空位精准协同构筑及其增强的光电催化CO2还原研究
- 批准号:52173232
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:徐萌
- 依托单位:
国内基金
海外基金
