二維無機材料剝離、納米層組裝及其功能化

第1章　二維無機層狀材料總論
1.1　概述 2
1.2　二維無機層狀材料的結(jié)構(gòu)特征及分類 3
1.3　無機層狀材料的制備方法 5
1.3.1　固相制備法 5
1.3.2　液相制備法 6
1.3.3　氣相制備法 7
1.4　二維無機層狀材料的插層反應(yīng)類型 7
1.4.1　離子交換法 7
1.4.2　分子嵌入法 9
1.4.3　柱形化法 9
1.4.4　剝離/重組法 10
1.5　二維無機層狀材料的功能化及其應(yīng)用 12
參考文獻 15

第2章　二維無機層狀材料的膨潤和剝離
2.1　概述 19
2.2　二維無機層狀材料的膨潤 19
2.2.1　膨潤過程中的物理化學特性 22
2.2.2　短距離膨潤過程中的能量變化 25
2.2.3　長距離膨潤過程 26
2.2.4　發(fā)生膨潤現(xiàn)象的無機層狀材料 28
2.3　二維無機層狀材料的剝離 30
2.3.1　剝離反應(yīng)行為 30
2.3.2　剝離反應(yīng)過程 32
2.3.3　剝離反應(yīng)體系 34
參考文獻 35

第3章　無機納米片層及納米片層組裝
3.1　無機納米片層 38
3.1.1　納米片層的構(gòu)造 39
3.1.2　納米片層的制備 40
3.1.3　納米片層的表征 52
3.1.4　納米片層的性質(zhì) 58
3.1.5　納米片層的應(yīng)用 61
3.2　無機納米片層的組裝 62
3.2.1　絮凝組裝 62
3.2.2　交替沉積組裝 65
3.2.3　Langmuir-Blodgett組裝 67
3.2.4　冷凍/或噴霧干燥組裝 69
參考文獻 71

第4章　層狀二氧化錳
4.1　二氧化錳的結(jié)構(gòu)及分類 75
4.1.1　二氧化錳的結(jié)構(gòu)特征 75
4.1.2　層狀二氧化錳的結(jié)構(gòu)特征 76
4.1.3　隧道型二氧化錳的結(jié)構(gòu)特征 77
4.2　二氧化錳的制備技術(shù) 80
4.2.1　固相反應(yīng)法和熔融鹽法 81
4.2.2　氧化還原沉淀法 82
4.2.3　水熱和溶劑熱法、水熱軟化學法 83
4.3　不同結(jié)構(gòu)二氧化錳的性質(zhì) 84
4.3.1　層狀二氧化錳的性質(zhì)和反應(yīng)特征 84
4.3.2　隧道型二氧化錳的性質(zhì)及反應(yīng)特征 87
4.3.3　二氧化錳的離子篩性質(zhì) 90
4.4　層狀二氧化錳的短距離膨潤 92
4.4.1　季銨離子的插層膨潤過程 93
4.4.2　插層反應(yīng)Kielland曲線 103
4.4.3　短距離膨潤的影響因素 104
4.5　層狀二氧化錳的剝離 109
4.5.1　四甲基銨插層二氧化錳水洗剝離 109
4.5.2　剝離過程的影響因素 112
4.5.3　四丁基銨插層二氧化錳剝離 114
4.5.4　二氧化錳納米片層的室溫一步制備 116
4.6　二氧化錳納米片層的精細調(diào)控 118
4.6.1　納米片層尺寸的控制 118
4.6.2　納米片層組成和結(jié)構(gòu)的調(diào)控 118
4.6.3　納米片層靜電自組裝 119
參考文獻 124

第5章　層狀二氧化鈦
5.1　二氧化鈦及層狀鈦酸鹽結(jié)構(gòu) 128
5.1.1　二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu) 128
5.1.2　層狀鈦酸鹽結(jié)構(gòu) 129
5.2　層狀鈦酸鹽的制備和離子交換 132
5.2.1　層狀鈦酸鹽制備技術(shù) 132
5.2.2　層狀鈦酸鹽的離子交換 133
5.2.3　摻雜層狀鈦酸鹽和層狀鈦酸 135
5.3　層狀二氧化鈦的膨潤和剝離 137
5.3.1　插層反應(yīng)及膨潤 137
5.3.2　膨潤與剝離過程 144
5.3.3　滲透膨潤與剝離關(guān)系 146
5.4　二氧化鈦納米片層的表征 150
5.4.1　小角X射線散射 150
5.4.2　透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡表征 152
5.4.3　納米片層的尺寸控制 154
5.5　二氧化鈦納米片層的性質(zhì) 157
5.5.1　光學性質(zhì) 157
5.5.2　電學性質(zhì) 159
5.5.3　催化性質(zhì) 160
5.5.4　理論分析 161
5.6　二氧化鈦納米片層的組裝及功能化 162
5.6.1　組裝二維薄膜 162
5.6.2　組裝粉狀納米結(jié)構(gòu) 168
5.6.3　誘導相轉(zhuǎn)移 172
參考文獻 174

第6章　層狀雙金屬氫氧化物
6.1　LDHs的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 178
6.1.1　LDHs的組成和結(jié)構(gòu) 178
6.1.2　LDHs的性質(zhì) 179
6.2　LDHs制備技術(shù) 183
6.2.1　共沉淀法 183
6.2.2　均相沉淀法 184
6.2.3　水熱制備法 184
6.2.4　離子交換法 185
6.2.5　焙燒復原法 186
6.2.6　表面原位制備技術(shù) 186
6.2.7　模板法 187
6.2.8　其它制備方法 187
6.3　LDHs剝離過程 188
6.3.1　層間環(huán)境改善條件下剝離 190
6.3.2　機械力驅(qū)動剝離 195
6.3.3　水介質(zhì)中剝離 201
6.3.4　低溫堿介質(zhì)中剝離 203
6.3.5　等離子體誘導剝離 205
6.3.6　奧斯特瓦爾德熟化-驅(qū)動剝離 206
6.3.7　LDHs納米片層直接制備 207
6.4　正電性LDH納米片層功能化 212
6.4.1　層板陽離子摻雜功能化 212
6.4.2　納米片層缺陷功能化 214
6.4.3　納米片層孔洞功能化 215
參考文獻 216

第7章　層狀過渡金屬碳化物
7.1　MAX相的結(jié)構(gòu)、制備及性質(zhì) 220
7.1.1　MAX相的結(jié)構(gòu) 220
7.1.2　MAX相的制備 221
7.1.3　MAX相的性質(zhì) 223
7.2　MXene的結(jié)構(gòu)、制備及性質(zhì) 224
7.2.1　MXene的結(jié)構(gòu) 224
7.2.2　MXene材料的制備 225
7.3　MXene層狀材料剝離 233
7.3.1　MAX相制備MXene材料的剝離能 234
7.3.2　插層/機械輔助剝離 234
7.3.3　Al兩性下的TMAOH插層/剝離 239
7.3.4　無氟刻蝕剝離 239
7.3.5　凍結(jié)-融化輔助剝離 242
7.3.6　藻類提取物剝離 244
7.4　MXene及納米片層性質(zhì) 245
7.4.1　MXene插層性質(zhì) 245
7.4.2　納米片層分散液的穩(wěn)定性 246
7.4.3　納米片層缺陷性質(zhì) 248
7.4.4　納米片層液晶相 248
參考文獻 251

第8章　過渡金屬硫族化合物
8.1　TMDs層狀結(jié)構(gòu) 255
8.2　TMDs剝離 257
8.2.1　機械剝離法 257
8.2.2　液相剝離法 261
8.3　特殊結(jié)構(gòu)與性質(zhì)TMDs納米片層 277
8.3.1　缺陷納米片層 277
8.3.2　異質(zhì)原子摻雜納米片層 280
8.3.3　合金化納米片層 281
8.3.4　純1T/1T'相納米片層 283
8.3.5　納米片層表面化學 284
8.4　TMDs納米片層性質(zhì) 286
8.4.1　電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì) 286
8.4.2　力學性質(zhì) 287
8.4.3　摩擦和熱性質(zhì) 288
參考文獻 289

第9章　層狀黑磷
9.1　層狀黑磷結(jié)構(gòu) 293
9.2　層狀黑磷的制備 294
9.2.1　高溫/高壓法 295
9.2.2　礦化劑輔助法 296
9.3　層狀黑磷剝離 296
9.3.1　機械剝離轉(zhuǎn)移法 297
9.3.2　液相剝離 299
9.3.3　液相超聲輔助剝離 300
9.3.4　溶劑熱輔助液相剝離 306
9.3.5　剪切力輔助液相剝離 307
9.3.6　等離子體輔助減薄剝離 308
9.4　磷烯納米片層性質(zhì) 309
9.4.1　物理性質(zhì) 309
9.4.2　化學穩(wěn)定性 312
9.5　磷烯納米片層缺陷工程 313
參考文獻 315

第10章　單元素層狀材料
10.1　硼烯結(jié)構(gòu)、制備及納米層性質(zhì) 320
10.1.1　硼烯結(jié)構(gòu) 320
10.1.2　硼烯制備 322
10.1.3　硼烯性質(zhì) 328
10.2　硅烯結(jié)構(gòu)、制備及其性質(zhì) 331
10.2.1　硅烯結(jié)構(gòu) 331
10.2.2　硅烯制備 332
10.2.3　硅烯電子結(jié)構(gòu) 335
10.2.4　硅烯功能化 337
參考文獻 339

第11章　納米片層孔洞化及其電化學儲能
11.1　電化學儲能原理 343
11.2　電化學電容器分類及工作原理 344
11.2.1　電化學電容器分類 344
11.2.2　電化學電容器工作原理 345
11.3　鋰離子二次電池及工作原理 347
11.4　二維納米儲能電極材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控 349
11.5　納米片層孔洞化策略 350
11.5.1　氧化還原孔洞化機制 352
11.5.2　模板導向孔洞化機制 362
11.6　孔洞化納米片層材料電化學儲能 366
11.6.1　超級電容器儲能 366
11.6.2　二次電池儲能 374
11.7　孔洞化納米片層電化學儲能應(yīng)用展望 378
參考文獻 380

索引