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尽管石墨烯赚足了“眼球” 但真正奇妙之处你却不知道

2016-01-08 09:34来源:雷锋网关键词:石墨烯储能超级电容器收藏点赞

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应用前景

二维材料不但拥有出色的物理,化学和光学性质,而且数量庞大,为未来应用提供了更多样的选择。都柏林圣三一学院的Jonathan Coleman说,无论需要什么的材料特性,二维材料里总有一款适合你。如今研究人员已经在广泛探索二维材料在电子,光电、催化、传感、超级电容器、太阳能电池及锂离子电池等领域的应用。以下仅例举目前相对成熟的三种:

电子

很多二维TMDC材料,比如MoS2, WS2, WSe2,和ZrS2等都是半导体,能隙大约在1-2eV (硅的能隙是1.1eV),它们的电子迁移率虽然低于石墨烯和硅,但高于非晶硅,是理想的晶体管材料。基于二维TMDC制造的晶体管有较高的I/O比和较低的S因子。此外二维材料的力学性能出色,有望制出高性能柔性电子器件。

储能

很多二维材料兼具比表面积高,本征电导率高和抗氧化性好的特性,很适合作为超级电容器的电极材料。研究表明,使用TMDC,Mxenes和LDH等二维材料作为电极材料,可以制备出大容量,高能和高能量密度的超级电容器。

催化

二维材料的超大比表面积使它们在催化,特别是电催化领域应用前景广阔。单层MoS2和WS2都是电催化析氢反应中表现出很高的催化活性。氢离子在MoS2边缘的吸附能与Pt接近,MoS2有望替代Pt成为电催化析氢反应的高效催化剂。

结语

二维材料真正走入人们视线不过短短数年,已迅速成为全球材料领域的大热,不断涌现新的发现和新的突破,热门程度堪比2005年的石墨烯。尽管二维材料的材料性能还有待继续探索,产业化道路也任重而道远。但人们对而二维材料的期待,早已不仅限于接棒硅材料,延续摩尔定律。二维材料正掀起一场材料领域的革命,而我们有理由相信,最激动人心的时刻还远未到来。

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