二維材料的研究發(fā)展文獻(xiàn)綜述 1 1 23二維材料C?N的應(yīng)用 2自石墨烯從石墨中分離出來，它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)掀起了各個(gè)領(lǐng)域研究人員對其的研究熱潮。但是由于石墨烯缺少帶隙，在電子應(yīng)用的領(lǐng)域中寸步難行。因此，探索具有石墨烯結(jié)構(gòu)和較大帶隙的新型二維材料成為近年來電子科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。諸多二維材料陸續(xù)出現(xiàn)，比如說石墨炔、六方氮化硼(h-BN)、碳化氮聚合物如g-C?N、g-C?N?)、過渡金屬雙硫族化物(如WS?、MoS?)和黑磷等等……二維材料因其特殊的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)在光電催化領(lǐng)域應(yīng)用、新能源應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用及光電學(xué)、電磁學(xué)性質(zhì)領(lǐng)域等相關(guān)領(lǐng)域表現(xiàn)出日益重要的應(yīng)用價(jià)值i。石墨烯作為研究二維材料的起源發(fā)展和起點(diǎn)，必不可缺少對其的研究。其中包括對石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，性質(zhì)特征以及功能作用進(jìn)行展開研究及其討論。進(jìn)而開展對二維材料的了解與探究，二維材料涵括絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體的全部類型。最后我們要重點(diǎn)進(jìn)一步討論新型二維材料g-C?N,讓大家更加深入的了解和認(rèn)識二維材料的發(fā)展。1石墨烯(Graphene)石墨烯作為二維材料最開始被研究的對象，對它的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其功能作用進(jìn)行研究和討論是必不可少的。石墨烯是一種特殊的新型納米碳，作為科學(xué)界可用的二維(2D)原子晶體，具有單層、雙層或幾層(<十層)碳原子，形成六元環(huán)Ii。通過x光衍射、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和拉曼光譜研究了不同類型的石墨烯。單層和雙層石墨烯非凡的電子性質(zhì)確實(shí)是最獨(dú)特和意想不到的。石墨烯的其他性質(zhì)，如氣體吸附特性、磁性和光電化學(xué)特性以及電子和空穴摻雜的影響同樣值得討論iil。有趣的是，分子電荷轉(zhuǎn)移也顯著影響石墨烯的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)liv]。石墨烯的許多方面還有待探索，包括能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的石墨烯和所需層數(shù)的合成策略及其它的功能作用。從結(jié)構(gòu)上來討論，在石墨烯被成功剝離得到之前，大多數(shù)研究人員普遍認(rèn)為單層的原子材料不夠穩(wěn)定。直到2004年英國曼徹斯特大學(xué)AndreGeim和KonstantinNovoselov在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用微機(jī)械剝離法成功的從石墨中得到單層的石墨烯[V。然后通過一系列的實(shí)驗(yàn)研究手段認(rèn)證了石墨烯的穩(wěn)定性vil。石墨烯是單層蜂窩形狀的平面六角結(jié)構(gòu)碳材料，C-C之間的鍵長為1.42?,內(nèi)部的平面碳原子通過sp2雜化軌道的方式搭建而成Ivil。其特殊的物理特性掀起了科學(xué)研究人員對二維層狀結(jié)材料的研究熱潮。出乎意料的是所涉及的領(lǐng)域不單單是物理領(lǐng)域，研究人員也陸續(xù)將石墨烯的探討與研究拓展到了化學(xué)、生物等眾多穿插領(lǐng)域。此外石墨烯的發(fā)展也帶動(dòng)了相關(guān)材料以及之前的材料對應(yīng)發(fā)2二維材料C?N的簡介六方氮化硼(h-BN)、g-C?N4、石墨相氮化碳、過渡金屬硫化物(如WS?、MoS?)和黑磷等等……尤其典型的新型二維材料g-C?N。g-C?N相較于石墨烯擁有較大的帶隙，且柔韌性雜化)晶體應(yīng)具有與金剛石相當(dāng)或更高的硬度。從那以后，探索新的碳氮化合物材料的出版來越多的研究探討致力于通過將g-C?N?的剝離來合成二維g-C?N4納米片，以進(jìn)一步提高光子晶體如C?N?和C?N?的預(yù)測方面，也已經(jīng)做了數(shù)不勝數(shù)的嘗試。C?N早在1998年，Komatsu和Samejima就報(bào)道了通過含碳和含氮聚合物的沖擊波壓縮制造具有隨機(jī)層結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成為C?N的無定有人致力于二維C?N晶體的合成。直到2015年，Baek等人演示了在高級表征應(yīng)用的幫助下3二維材料C?N的應(yīng)用隨著科學(xué)研究的進(jìn)展，二維材料逐漸在眾多領(lǐng)域上得到應(yīng)用。二維C?和LIBs等領(lǐng)域表現(xiàn)良好。此外，基于密度泛函理論計(jì)算，研究人員報(bào)道了二維C?N材料在等人預(yù)測C?N可用于儲能、儲氣和其他一些領(lǐng)域的電極。此外成為一種有前景的可見光激活光催化劑。Zhang和Yang從理論上研究了不同層(1~5層)的等人和Yang等人分別對C?N和C?N?/C?N的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模。這兩項(xiàng)研究都表但是，許多研究已經(jīng)證明了C?N和C?N基材料在不同反應(yīng)中的光催化特性。同時(shí)，碳氮的二維平面和納米多孔結(jié)構(gòu)使其成為負(fù)載金屬原子以獲得用于各種反應(yīng)的金屬碳氮復(fù)合催化劑的優(yōu)良載體。尤其是C?N納米孔中的邊緣氮原子可以有效地捕獲金屬原子，促進(jìn)金屬與2018,33(06):40-45.[iii]杜娟.摻雜對二維Arsenene和C2N光電磁性能的調(diào)制[D].河南師范大學(xué).[iv]王惠敏.碳—氮基二維非金屬材料的第一性原[vi]杜娟.摻雜對二維Arsenene和C2N光電磁性能的調(diào)制[D].河南師范大學(xué)，2018.[vii]ZhongW,ZhangG,ZhangY,etal.EnhancCatalystbySingleAtomPromoter[J].JournalofPhysicalChecatalysisCu/C2N:Afirstprinciplesstudy[J].AppliedSurfaceScienc[xi]祝浩然.二維材料在光電催化領(lǐng)域應(yīng)用的第一性原理研究[D].寧波大學(xué).[xii]SrivastavaMK,YanW,KemperAF,etclustersonperfectanddefectedgr85(16):4506-4506.graphite[J].PhysicalReviewB,1998,58(11):7443-74[xiv]JohllH,KangHC,TokES.Densityfunctianddimersadsorbedongraphene[J].PhysicalRev