石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)...石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)技术是一种借助外加能量辅助反应前驱体裂解产生等离子体,进而实现石墨烯制备的方法. PECVD技术在沿袭了传统化学气相沉积法工艺产物设计性强、反应途径灵活、可批量化、高品质制备石墨烯等优点的基础上,可以实现石墨烯在更低的生长温度、更多样化的生长衬底上以更快的生长速度制备合成,从而能够有效降低能耗,提高制备效率,拓展石墨烯的应用场景.本文综述了近年来利用不同等离子体源(射频、直流和微波)PECVD技术制备石墨烯的研究进展,讨论了其生长机理,以及PECVD制备石墨烯在储能、器件散热和光热转化等相关领域的应用,进一步对PECVD技术在石墨烯制备和应用中面临的挑战和未来的发展前景进行了总结.展开更多
热能在社会活动中扮演着不可或缺的角色并存在多种转化形式,过渡金属化合物(Transition metal compound,TMC)因其强关联电子体系和固有的电荷、自旋、轨道等自由度和有序相之间存在着竞争与共存关系,可以在光、电、磁和热能之间实现高...热能在社会活动中扮演着不可或缺的角色并存在多种转化形式,过渡金属化合物(Transition metal compound,TMC)因其强关联电子体系和固有的电荷、自旋、轨道等自由度和有序相之间存在着竞争与共存关系,可以在光、电、磁和热能之间实现高效转化。然而,以粉末和晶体形式存在的TMC在使用过程中会出现易氧化聚合、体积变化、转化热能易消散及收集困难等问题,限制其热转化效率。木材具有天然的层级孔隙结构和稳定的力学支撑,借助木材中的化学组分可以与TMC形成共价键、离子键、氢键、范德华力等结合方式,促使TMC均匀负载至木材微纳表面或多孔结构中,形成TMC@木材复合材料。此外,木材具有优异的热管理能力,能够调节热能以提高热转化效率。本文基于木材的木质−纤维素大分子网络构造,详细讨论了TMC与实体木材、脱木质素木材、碳化木材的构筑方法和界面结合机制,进一步分析了基于TMC的非辐射衰变、弛豫损耗和金属-绝缘体转变的热转化机制,概述了TMC@木质复合材料在海水淡化、油水分离、建筑节能和火灾预警领域的功能应用。最后,分析了当前基于TMC构建热转化木材的优势和所面临的挑战,以期为木材的先进功能和能量转化提供一定的思路。展开更多
文摘热能在社会活动中扮演着不可或缺的角色并存在多种转化形式,过渡金属化合物(Transition metal compound,TMC)因其强关联电子体系和固有的电荷、自旋、轨道等自由度和有序相之间存在着竞争与共存关系,可以在光、电、磁和热能之间实现高效转化。然而,以粉末和晶体形式存在的TMC在使用过程中会出现易氧化聚合、体积变化、转化热能易消散及收集困难等问题,限制其热转化效率。木材具有天然的层级孔隙结构和稳定的力学支撑,借助木材中的化学组分可以与TMC形成共价键、离子键、氢键、范德华力等结合方式,促使TMC均匀负载至木材微纳表面或多孔结构中,形成TMC@木材复合材料。此外,木材具有优异的热管理能力,能够调节热能以提高热转化效率。本文基于木材的木质−纤维素大分子网络构造,详细讨论了TMC与实体木材、脱木质素木材、碳化木材的构筑方法和界面结合机制,进一步分析了基于TMC的非辐射衰变、弛豫损耗和金属-绝缘体转变的热转化机制,概述了TMC@木质复合材料在海水淡化、油水分离、建筑节能和火灾预警领域的功能应用。最后,分析了当前基于TMC构建热转化木材的优势和所面临的挑战,以期为木材的先进功能和能量转化提供一定的思路。
