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富含二维金属有机框架的g-C3N4纳米片，用于高效电荷分离及水分解光催化产氢
摘要： 我们报道了一种通过机械研磨法制备的g-C3N4/UMOFNs二维异质结光催化剂，该催化剂由g-C3N4纳米片与UMOFNs两种二维纳米片复合而成，在模拟太阳光照射下展现出增强的水分解制氢性能。g-C3N4纳米片与UMOFNs紧密接触并存在特定相互作用，呈现出二维层叠效应。当UMOFNs含量为3 wt%时，该二维异质结构表现出1909.02 mmol g-1 h-1的最大光催化产氢活性，分别是纯g-C3N4纳米片（628.76 mmol g-1 h-1）的3倍和块体g-C3N4（124.30 mmol g-1 h-1）的15倍。这种显著的光催化性能提升源于二维异质结构中g-C3N4与UMOFNs之间较短的电荷转移距离和较大的接触面积。该二维结构中高度分散的Ni-O、Co-O键及p-p键也促进了电荷转移并增强了光催化活性。
关键词： 析氢反应，光催化剂，g-C3N4，二维-二维异质结构，UMOFNs
更新于2025-09-23 15:23:52
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0D/2D富缺陷异质结构中的界面电荷转移助力高效太阳能驱动CO?还原
摘要： 二维石墨相氮化碳（g-C3N4）作为太阳能CO2转化的光催化剂已被广泛研究。然而，快速的电荷复合和低可见光利用率严重制约了其光催化CO2转化性能。零维/二维（0D/2D）异质结构因其尺寸可调性和增强的电荷分离效率被视为极具潜力的光催化材料。本研究通过原位热解NH2-MIL-125(Ti)与三聚氰胺，制备了富氧空位TiO2量子点限域于g-C3N4纳米片中的0D/2D异质结构（TiO2-x/g-C3N4）。时间分辨光致发光（tr-PL）及飞秒/纳秒泵浦-探测瞬态吸收（TA）光谱的电荷动力学分析表明：电荷通过紧密界面在超快亚皮秒时间尺度（<1 ps）内从二维g-C3N4向零维TiO2转移。载流子的整体快速衰减归因于界面电荷转移过程，该过程伴随浅能级陷阱介导的复合弛豫。这种超快界面电荷转移显著促进了电荷分离，且浅能级陷阱中的电子更易被CO2捕获。结合优异的可见光吸收、高CO2吸附能力及大比表面积等协同优势，TiO2-x/g-C3N4展现出77.8 μmol g?1 h?1的卓越产CO速率，约为原始g-C3N4（15.1 μmol g?1 h?1）的5倍。该工作为优化高效太阳能CO2转化异质结提供了深入见解。
关键词： 二氧化钛量子点、太阳能二氧化碳还原、电荷转移、零维/二维异质结构、氧空位
更新于2025-09-23 15:22:29
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NbSe?衬底调控的Bi薄膜异常电子态与超导邻近效应
摘要： 二维层状材料的异质结构可展现出单一组分所不具备的奇异现象。界面效应是决定异质结构电子特性的关键因素，其表征需要原子级精度的形貌关联分析。本研究报道了以NbSe2为衬底调控少层Bi(110)薄膜电子特性的研究成果。通过扫描隧道显微镜与谱学技术，我们发现不同厚度Bi薄膜的态密度存在显著差异，由此产生偏离传统单调衰减行为的特殊超导邻近效应。此外，Bi薄膜的电子态还受到莫尔图案的空间显著调制?；诘谝恍栽砑扑?，我们将这些现象归因于Bi/NbSe2界面形成的类共价准键，该作用深刻改变了Bi薄膜中的电荷分布。本研究表明，通过类共价界面耦合（超越传统范德华相互作用）可实现超薄膜电子特性的有效调控。
关键词： 少层铋(110)、二维异质结构、厚度依赖性、扫描隧道显微镜、密度泛函理论计算、类共价准键、邻近效应
更新于2025-09-23 15:22:29
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探测原子级薄WS<sub>2</sub>-石墨烯异质结构中的激子种类
摘要： 我们报道了外延石墨烯上生长的单层WS2温度依赖性光致发光光谱的详细研究。该研究首次揭示了从室温到83K范围内，支撑在一层和两层石墨烯上的WS2的本征激子效应，在整个温度范围内均观测到激子和三重子，且三重子解离与温度无关。由于电子-声子相互作用引起的带隙重整化，所有发射峰随温度降低均向高能方向移动。研究发现，一层和两层石墨烯上的WS2光致发光与激发功率均呈现高度线性关系，证实了相关跃迁的激子本质以及WS2-石墨烯异质结构的高晶体质量。
关键词： 三重子、二维异质结构、激子
更新于2025-09-23 15:22:29
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非晶-晶态二维氧化物异质结构实现的忆阻行为
摘要： 研究表明，在原子层沉积（ALD）技术制备的非晶-晶体二维氧化物异质结构中出现了忆阻行为——该结构通过在原子级薄的ZnO单晶纳米片上沉积数纳米厚的非晶Al2O3层合成?；诰溲蹩瘴坏嫉缤ǖ阑迫范似涞嫉缁恚篫nO纳米片为氧空位提供二维载体，而非晶Al2O3则促进氧空位的生成与稳定。高阻态导电机理符合泊松-弗伦克尔发射规律，低阻态则符合莫特-格尼定律。通过拟合曲线斜率估算低阻态迁移率约为2400 cm2 V?1 s?1，这是半导体氧化物中报道的最高值。当高温退火消除氧空位后，Al会掺杂进入ZnO纳米片且忆阻行为消失，进一步证实氧空位是产生忆阻效应的根源。这种二维异质界面为高性能忆阻器件的新设计提供了机遇。
关键词： 氧化锌、二维异质结构、忆阻器、原子层沉积、氧空位
更新于2025-09-23 15:19:57
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强界面耦合的二维-二维TiO?/g-C?N?异质结构用于增强可见光诱导的合成与转化
摘要： 基于二维（2D）纳米片的纳米复合材料因其组成相的独特电子和光学特性以及异质结的协同效应而备受关注。本研究通过原位生长超薄2D-TiO?于分散的g-C?N?纳米片上，制备了界面耦合的TiO?/g-C?N?二维-二维异质结构。与机械混合产生的弱键合2D-TiO?/g-C?N?异质结构不同，这种强耦合的2D-2D TiO?/g-C?N?因层间强电荷转移而具有独特的电子结构和化学状态（经实验与理论分析证实）。研究观察到显著的可见光响应增强，显示出其在可见光诱导光合成与光催化方面的巨大潜力。在可见光照射下的苄胺偶联反应中，该材料实现了80%的产率，显著优于单独采用2D-TiO?或g-C?N?结构时约30%的产率。光催化活性的提升可归因于强耦合2D-2D异质结界面处光生电子的充分分离。
关键词： 二维异质结构，二维纳米片，强耦合，光催化
更新于2025-09-19 17:13:59
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二硫化铼在石墨烯上的位点选择性与范德华外延生长
摘要： 生长基底的表面对二维材料的生长行为具有重要影响。二硫化铼（ReS?）是一类具有独特扭曲1T晶体结构和厚度无关直接带隙的新型二维过渡金属硫族化合物。由于ReS?层间耦合较弱，其生长基底的作用更为关键——这种特性会导致材料优先沿垂直平面方向生长而抑制均匀的面内生长。本研究采用石墨烯作为ReS?生长基底，通过化学气相沉积法成功制备了石墨烯/ReS?垂直异质结构。与表面存在悬挂键且粗糙的SiO?/Si基底（会阻碍ReS?均匀生长）相比，石墨烯片层具有的惰性光滑表面特性为吸附原子迁移提供了更低能垒，从而促进ReS?沿面内方向在石墨烯表面生长。此外，基于硫原子与石墨烯表面间的强结合能，通过选择性生长实现了石墨烯/ReS?异质结构图案化。这项关于石墨烯作为生长模板在范德华异质结构形成中作用的基础研究，为二维异质结构的合成提供了重要见解。
关键词： 二硫化铼，化学气相沉积，二维异质结构，石墨烯，位点选择性生长
更新于2025-09-04 15:30:14