导读:本文包含了过渡金属氮化物论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氮化物,金属,氧化物,负极,硫化物,太阳能电池,电极。
过渡金属氮化物论文文献综述
陈磊[1]（2019）在《第VB族过渡金属氮化物结构和物性的第一性原理研究》一文中研究指出随着社会发展和科技进步,人类对新型硬质材料的需求也与日俱增。过渡金属氮化物由于普遍具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性以及高温化学稳定性被广泛应用于制作切割工具、耐磨涂层等,一直是材料领域的研究热点。通过第一性原理计算的方法研究大压力范围内材料结构和物性的变化,对指导实验有着重要的意义。本文基于第一性原理计算,采用结构搜索软件CALYPSO,对第VB族过渡金属一氮化物,二氮化物以及叁元一氮化物进行大压力范围的结构探索,并对可能存在的结构进行稳定性验证和系统力学性质研究,以期对未来实验合成提供指导,在研究过程中获得了以下创新性结果:第一,对于V,Nb,Ta的二元一氮化物的研究表明,P-6m2结构为VN和Nb N的基态相,是在0 GPa到100 GPa范围内的最稳定结构,而Ta N的基态相为P-62m结构。他们的B1结构作为高温相在0 K、0压力下是不稳定的。通过与九个邻族一氮化物的对比研究得出,单位化学式中的价电子数VEC是影响一氮化物力学性质的关键因素,VN和Ta N由于具有最佳的VEC值是力学性质最好的一氮化物。弹性各向异性和强度各向异性计算表明P-6m2结构的力学各向异性要远小于B1结构。基于弹性模量的维氏硬度经验公式计算结果和理想强度计算表明,P-6m2结构VN和Ta N的理论硬度约为30 GPa,电子结构分析表明,过渡金属和氮之间形成一种介于离子键和共价键之间兼有金属键的混合键,其中共价作用是较高硬度和强度的根源所在。第二,对于V,Nb,Ta的二元二氮化物的研究表明,VN2在不同的压力范围内分别有六方相结构空间群为P63/mmc,正交相结构空间群为Cmc21和四方相结构空间群为I4/mcm叁种结构。Nb N2和Ta N2在低压和高压区的结构一致分别为正交相Amm2结构和四方相I4/mcm结构。我们对这些结构进行了热力学、动力学以及力学稳定性验证,结果表明它们在0 K、0压时都是稳定的。弹性各向异性和理想强度计算结果显示,六方相和正交相的弹性各向异性较大,四方相结构具有最小的弹性各向异性,而VN2的基态结构六方相则表现出较好的理想强度和最小的强度各向异性,通过跟传统硬质材料B1结构的VN相比,力学性质提升较大。第叁,对叁元氮化物V0.5Ta0.5N,V0.5Nb0.5N和Nb0.5Ta0.5N的研究表明,它们在不同的压力范围内分别有正交相结构空间群为Pmm2,Cmc21和空间群为Fm-3m的立方相结构。对这叁种结构进行的热力学、动力学以及力学稳定性验证结果表明这些结构在0 K、0压时都是稳定的。通过HSE06杂化泛函方法计算的立方相V0.5Ta0.5N和V0.5Nb0.5N的能带结构存在明显带隙,进一步分析表明,带隙主要是因为原子半径不同导致晶格中原子占位的细微差异引起。弹性各向异性和理想强度计算结果显示,正交相具有较小的弹性各向异性,立方相结构弹性各向异性较大,由于两种正交相只有金属原子排序的差异,因此形成焓差异较小,在实验合成时可能存在竞争关系。正交相具有较好的理想强度和最小的强度各向异性,其中Cmc21结构V0.5Ta0.5N的压痕剪切强度和维氏硬度达到了30GPa,因此可以用作硬质工程材料。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
张丹[2]（2019）在《过渡金属氧化物及氮化物与碳复合负极材料的合成和电化学性能研究》一文中研究指出将锂离子电池应用于电动汽车是解决能源危机的重要一环。负极是锂离子电池的重要组成部分,然而商业化的石墨基负极的理论能量密度和功率密度较低,很难达到电动汽车长距离续航的要求。过渡金属氧化物和氮化物具有较高的能量密度和功率密度,是替代石墨基负极的最佳选择之一,引起了科学家们极大的兴趣。但是过渡金属氧化物和氮化物作为锂离子电池负极材料在充放电过程中都存在着严峻的体积变化问题,导致容量快速衰减。大量研究表明制备过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒并与碳复合可以解决上述问题并实现优异的电化学性能。不过目前过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的合成方法一般比较复杂,严重限制了它们的发展和应用。因此,设计、开发简单的合成方法,获得过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并实现优异的电化学性能,对推动锂离子在电动汽车等领域的应用具有重要意义。本论文在深入分析国内外过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的研究现状的基础上,利用无机化学的合成理念,设计了几种简便的方法,获得了几种具有特殊结构的过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并对其电化学性能进行了研究。所获得的主要研究成果如下:1.利用廉价无毒的NaCl作为模板,通过简单的冷冻干燥和煅烧策略制备了V_2O_3纳米颗粒与氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架复合材料(V_2O_3/PNCNF)。测试结果表明V_2O_3纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架里,并且两者之间有很强的化学相互作用。V_2O_3/PNCNF作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的循环性能和倍率性能。在500 mA g~(-1)电流密度下循环200圈后给出了436 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放344 mA h g~(-1)的放电容量。2.利用高锰酸钾和碳之间的反应,通过简单的搅拌,在低温还原的条件下原位合成了Mn_3O_4纳米颗粒与空心碳纳米纤维的复合材料(HCF/Mn_3O_4)。测试表明较小尺寸的Mn_3O_4纳米颗粒都长在空心碳纳米纤维上,并且两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着缓解了充放电过程中的体积变化,加快了电子和锂离子传导速度,改善了MnO到Mn_3O_4的可逆电化学反应。HCF/Mn_3O_4作为锂离子电池负极材料时,表现出了优异的电化学性能。在200 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了835 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环240圈后给出了652 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放528 mA h g~(-1)的放电容量。3.发明了一种水热辅助的快速简单的方法,成功制备了Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(CoVO/rGO)。TEM测试表明超小尺寸的Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒(平均粒径为8.4nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试进一步表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效缓解了充放电过程中的体积变化。CoVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了优异的倍率性能和循环性能。在100 mA g~(-1)电流密度下给出了789 mA h g~(-1)的放电容量,在2000 mA g~(-1)电流密度下给出了628 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后仍可以释放683 mA h g~(-1)的放电容量。4.通过简单的方法成功制备了一种新颖的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(MnVO/rGO)。TEM测试表明较小尺寸的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒(20-50 nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效改善了充放电过程中的体积变化。MnVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的倍率性能。在100 mA g~(-1)电流密度下循环80圈后给出了981 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放748 mA h g~(-1)的放电容量。5.在非氨气气氛条件下,通过简单的搅拌和煅烧合成了Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒与氮掺杂的多孔碳纳米片的复合材料(Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN)。测试表明较小尺寸的Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔碳纳米片里,有效解决了充放电过程中的体积变化问题。Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN作为锂离子电池负极材料时,在100 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了554 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后给出了389 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放330 mA h g~(-1)的放电容量,表现出了优异的电化学性能。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
冯小康[3]（2019）在《第四副族过渡金属氮化物的高温高压合成与物性研究》一文中研究指出过渡金属轻元素化合物通常拥有着非常优异的性能,例如:高硬度、催化、抗氧化、耐腐蚀等,并且已经广泛应用于诸多领域。而其硬度特性,尤其是影响硬度的物理机制,一直是研究者们关注的焦点。已有的大量研究表明高硬度物质应具备--高的价电子数和高的轻元素含量两个特征,并建立了许多的硬度模型。然而这些硬度模型仅能解释部分的实验结果,即还存在着被忽略的硬度影响因素。如在过渡金属轻元素化合物中,金属原子对硬度的影响,尤其是过渡金属d电子的电子状态对硬度的作用。深入探讨金属电子行为对硬度的影响,不仅有利于新型高硬度多功能材料的设计和开发,还对加深材料硬度的理解以及完善硬度模型具有十分重要的意义。过渡金属氮化物是一类重要的过渡金属轻元素化合物,已经广泛应用于工业领域。但是由于高温下氮化物热稳定性差,利用传统方法制备高质量的氮化物仍然十分困难,如得到的氮化物含有大量的氮空缺,产物的混相现象较为普遍。尽管高压效应能有效提高氮化物的高温热稳定性、抑制氮原子的耗散,但合适前驱体的选择、高压下反应路径的控制更是高压合成氮化物的关键。本论文以第四副族过渡金属氮化物为研究主体。首先研究NaN_3与金属氯化物或氧化物在高温高压条件下的置换还原反应,制备了高质量的系列过渡金属氮化物;并结合理论模拟、高压DAC实验技术以及其他辅助的实验技术,研究氮化物的力学特征与电子结构的之间的关系,尤其是与d电子的电子态之间的关系,得到了如下创新性研究结果:一、利用高压置换合成方法,成功合成了高质量的Fm-3m结构的CrN、P6_3mc结构的MoN、P6_3/mmc结构的W_2N_3。以及利用W_2N_3在极高温条件下通过分解反应制备Fm-3m结构的WN。其中微米粒度CrN的择优生长取向为<111>;微米粒度大颗粒的MoN择优生长取向为c轴;而W_2N_3为两种片层形貌,其中微米级片层厚度<70 nm,纳米级片层厚度<20 nm)。二、结合实验结果和理论模拟探究最硬的一氮化物--δ-MoN的硬度机理。对MoN中的所有近邻原子对进行成键特征分析,结果表明:Mo-N键是该化合物中唯一成键的化学键,并且Mo的d、p电子与N的p电子间的强烈耦合增强了Mo-N的键强,其也是MoN高硬度的主要原因。叁、结合实验和理论模拟计算,以具有相同结构、晶格常数和价电子数的CrN和WN为研究对象,研究金属原子之间作用(主要是d、p电子作用)对硬度的双面影响机理(什么状态能提高物质硬度或者降低硬度)。研究发现:由Pauling原理导致的Cr-Cr的Fermi面附近局域电子强烈的不稳定和W-W深能级位置的局域型的d-p电子的强烈耦合,这是CrN和WN硬度差异的主要来源。说明金属原子之间的作用不仅仅是传统金属键的特征,其具体的电子态也会影响其稳定性,甚至会导致晶格的畸变。该结果有利于揭示过渡金属轻元素化合物演化过程中硬度反常增强和降低现象。四、以高品质的CrN样品为研究对象,利用高压原位同步辐射实验技术研究了其高压下的压缩行为,确定了CrN高压相变压力点。并利用Birch-Murnaghan状态方程拟合得到了相变前后的体弹模量,该结果澄清了CrN在相变压力点问题上的争议;结合变温X射线光电子能谱,确定了相变前后并没发生局域(Cr-N)电子向巡游(Cr-Cr)电子的转移,且相变前后Cr-N的d-p电子杂化强度未变。从电子态方面澄清了CrN结构相变(d电子相变驱动的)前后体弹模量是否软化的争议。首次测量了CrN单晶电阻随压力(包括0 GPa)和温度的变化曲线。确定了在不同压力下,温度导致CrN的相变前后均为金属性。澄清了常压下随着温度降低CrN是金属到金属的相变、或是非金属到非金属的相变、还是金属到非金属的相变的争议。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
刘婷婷[4]（2019）在《基于过渡金属氮化物的纳米材料的制备及其在电化学水分解中的应用研究》一文中研究指出过渡金属氮化物(TMNs)由于其具有类似于金属单质的物理性质和独特电子结构的化学特性备受关注。将氮元素引入到到过渡金属中,可以使过渡金属d-带电子密度增加并且d-带收缩,从而使得TMNs电子结构类似于贵金属Pd和Pt,态密度跨过费米能级,因此,TMNs也具有类似于金属的导电性和优异的电催化性能。同时氮的引入占据了主金属的间隙位置形成间质合金,从而使得TMNs有比主金属高的耐腐蚀性,这些使TMNs能够很好的适用于酸性或者碱性介质中电催化水分解。此外,TMNs与非金属元素(如碳元素)之间的协同效应使得复合材料周围的电子云密度有所调整,因此基于TMNs的纳米材料往往具有比较大的分散性和更多暴露的活性位点,这些活性位点可以直接提升电催化剂的活性和稳定性。本文文献综述主要介绍了电化学催化水分解的相关原理、TMNs电催化剂的制备方法、TMNs的结构及物理性质以及基于TMNs的纳米材料应用于电化学水分解。本论文中采用简易水热法制备一系列过渡金属基前驱体,再通过氨气热解氮化的方法得到了一系列具有高电催化活性的基于TMNs的纳米材料,这些纳米材料对析氢反应(HER)、析氧反应(OER)表现出优异的催化活性。本论文主要包括以下四个部分:(1)使用聚苯乙烯小球(PSs)作为硬模板,成功合成由纳米片(NPTs)堆积成纳米花(NFWs)、具有叁维多级孔结构的Co_2N_(0.67)(Co_2N_(0.67) NFWs)。在目前报道的地球储量丰富的非贵金属元素用于OER催化中,Co_2N_(0.67) NFWs呈现出更优异的OER活性。同时,我们通过密度泛函理论(DFT)计算:Co_2N_(0.67)上从O*到OOH*(*指活性位点)的氧化形成中间体是OER反应中的决速步骤,DFT计算结果从热力学上阐释了Co_2N_(0.67)比Co_(5.47)N具有更高的OER催化活性的原因,补充了前期文献报道的富氮氮化物作为OER催化剂性能优异的本质原因。(2)合成了一系列具有不同结构的Co_2N_(0.67)-C复合材料,并研究了它们的OER催化活性。实验结果证明各种碳载体的特异结构和形貌对所制备的Co_2N_(0.67)-C复合材料的OER催化效率起到了决定性的作用。尤其是内外壁多孔的中空碳微观(CMFs)载体不仅能促进氮化钴晶体中的氮含量,进一步地提升活性中心的催化活性。而且中空Co_2N_(0.67-)CMFs复合材料的开放结构,丰富的平面外孔以及分散在内外管壁周围的叁相界面,Co_2N_(0.67)-CMFs还能提供更多的物质传输通道,能够促进OER反应中生成的O_2气泡迅速地脱离催化活性中心。因此,Co_2N_(0.67)-CMFs复合材料表现出优异的OER催化活性和长期稳定性。(3)合成了一系列金属元素(Fe、Ni、Mn、Zn)掺杂的Co_(5.47)N纳米片。X射线电子能谱(XPS)分析结果证明掺杂第二种金属Fe、Ni或Mn在Co_(5.47)N晶体结构中会导致Co的结合能(BEs)值增加,Co的BEs值正移按照以下顺序逐步降低:CoFe(3:1)-N(~1.2 eV)>CoNi(3:1)-N(~0.4 eV)>CoMn(3:1)-N(~0.2 eV)。得益于Fe~(3+)作为路易斯酸可以有效促进活性位点Co~(4+)的形成、Fe掺杂进CoFe(3:1)-N有效促进电子传输以及叁维多孔纳米花结构有效促进OER过程中气体的释放,因此使得CoFe(3:1)-N催化剂具有超高的OER催化活性和长期稳定性。(4)设计并合成一种新型的具有叁维多级孔结构的Ni_3N纳米片/碳纤维/Ni_3N纳米片(Ni_3N/CMFs/Ni_3N)催化剂,Ni_3N/CMFs/Ni_3N的结构具有以下特点:通过多孔的Ni_3N纳米片均匀负载于多孔碳纤维的内壁和外壁。与Ni_3N分别负载于石墨烯(Gr)、碳纳米管(CNTs)以及大孔碳(MPCs)合成的催化剂相比较,Ni_3N/CMFs/Ni_3N用于OER和HER的催化具有更优异的导电性和更高密度的有效活性位点。得益于多孔的Ni_3N@NC NSs、叁维多级孔结构以及中空管结构等优势,使得Ni_3N/CMFs/Ni_3N材料有比块状Ni_3N(bulk Ni_3N)、Ni_3N–Gr、Ni_3N–MPCs和Ni_3N–CNTs更加优异的OER和HER催化活性。此外,由于Ni_3N/CMFs/Ni_3N结构中Ni_3N纳米粒子具有碳保护层,所以,其在全水分解催化中具有优异的稳定性。(本文来源于《东北师范大学》期刊2019-05-01）
贾珺然[5]（2019）在《过渡金属氮化物的制备及其在电解水领域的应用》一文中研究指出化石能源的使用在推动社会进步的同时,也带来了不容忽视的环境问题:近年来酸雨、雾霾现象频发,温室效应和大规模环境污染的情况更是比比皆是;此外,化石能源储量有限,需求量却不断扩大,开采和使用成本将会越来越高昂。为此,开发清洁可再生的绿色能源势在必行。其中氢能是十分理想的选择,其具有热值高、无污染、来源广等优点。电催化水分解是未来最有前景的大规模制氢方式,目前影响其发展的最大阻碍是电解水过程中由过电势引起放热造成的电能浪费,因此需要充分探索理解电解水机理,设计性能更强大、成本更低廉的新型催化材料。贵金属基催化剂往往具有较好的电解水性能,但由于其成本高昂难以被大规模应用。位于第四、五周期的过渡金属衍生物一直以来被认为是贵金属催化剂的潜在替代品,但即使经过了几十年不懈的探索与发展,目前其性能和稳定性表现和贵金属催化剂相比仍有明显不足。过渡金属氮化物通常具有良好的导电性和化学稳定性,N原子的掺入会调节过渡金属的d电子能带,使其具有和贵金属接近的能带结构,以上特点使过渡金属氮化物在电解水领域得到了越来越多的关注。相比于金属合金、氧化物、碳化物、硫化物等,针对过渡金属氮化物的研究起步较晚。为开发新型高效的电解水催化剂,本论文利用双金属的协同效应、杂原子掺杂、原位生长等策略,在泡沫镍基底上制备特定形貌的双过渡金属氮化物材料,研究其在电催化水分解方面的性能。主要内容包括:1.通过水热法,在泡沫镍上原位生长镍钻氧化物,将其作为前体,在氨气及高温条件下进行氮化,合成在泡沫镍上原位生长的镍氮化物和镍钴氮化物。泡沫镍-镍钴氮化物在1.0 M的KOH溶液中表现出优异的析氢反应性能,在10 mA/cm2的电流密度下,具有110 mV的低过电位,并在此电流密度下保持25小时以上的电位稳定。结果表明,Co和N元素的掺入对Ni的析氢反应具有促进作用。2.通过水热法在泡沫镍上原位生长镍钼氧化物纳米棒,将其做作为前驱体,通过在氨气气氛中高温氮化制备了在泡沫镍上原位生长的镍钼氮化物纳米棒。泡沫镍-镍钼氮化物在1.0 M KOH中表现出优异的析氢反应和析氧反应性能,在10 mA/cm2的电流密度下,分别具有15 mV和218 mV的低过电位,均优于相同负载量的商业基准材料Pt/C和RuO2。使用泡沫镍-镍钼氮化物同时作为阳极和阴极组成的双电极电解槽,仅需要1.49 V的电池电势即可达到10 mA/cm2的电流密度并且保持1 10小时以上电池电势稳定。泡沫镍-镍钼氮化物性能优异的原因可总结为原位生长降低了材料与电极间接触电阻、Ni物种与Mo物种之间的协同作用、氮原子的掺入调变了过渡金属原有的d电子能带,同时氮化物的形成使Mo物种不易流失,大大提高了水分解测试稳定性。本论文所采用的制备策略,即先通过“原位生长”的方式,在导电基底表面负载不同类型的前体,再经过高温氮化制备各种氮化物,该制备策略具有一定的普适性和探索价值,可望被用来开发更多性能优异、成本低廉的新型水分解催化剂。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
赵浩[6]（2019）在《过渡金属氮化物在锂硫电池正极材料中的应用》一文中研究指出随着社会的不断发展,便携电子设备、交通运输以及固定储能电网等对可充电电池的要求越来越高,在过去二十年中被广泛应用的锂离子电池已无法完全满足需求。因此,设计并开发一种高能量密度、低成本的新型二次电池体系成为现阶段相关研究人员的共同目标。作为现阶段最有潜力的二次电池之一,锂硫(Li-S)电池有着非常高的理论比容量(1,675mAh g-1)和能量密度(2,500W h kg-1),有希望成为将来的主流储能电池体系。不仅如此,锂硫电池还有着低成本、低毒性以及环境友好等优点。本文主要研究了过渡金属氮化物在锂硫电池正极材料中的应用,设计并制备了高导电性、高载硫量以及结构稳定的锂硫电池正极复合材料。主要研究内容和结论如下:1、采用氧化锌硬模板法,使用纳米ZnO颗粒在层状V205中造孔,通过NH3还原后得到一种多孔层状氮化钒(PLVN)材料。该材料有着优异的电子和离子传导性能(室温下电导率为1.17× 106Sm-1),高的比表面积(27.8m2g-1)和含硫量(≈70%),并且对多硫化物有着强吸附能力。在0.2C的电流密度下,PLVN-S电极的初始放电容量达到1,314mA h g-1,循环100次后,放电容量保持为903mA h g-1,相对于初始电容量的保持率达68.7%,表现出高的比容量以及优异的循环性能。2、基于一种自支撑的超薄多孔钛板,通过表面氮化在材料表面包覆一层金属氮化物(TiNx),再通过化学液相沉积法在其表面均匀负载上纳米硫颗粒,最终获得SNPT-S复合材料。SNPT-S电极不仅免去了导电剂和粘结剂的使用,而且将硫载体与集流体巧妙地集成为一体,使电极的整体含硫量达到38.7wt.%,相比于普通锂硫电池的硫正极提高20%以上。另外,SNPT-S电极内部的金属钛叁维结构提供了稳定的电子传输网络,而同时表面的TiNx层又对多硫化物起到了有效的吸附作用。在0.2C的电流密度下,SNPT-S电极的初始放电容量达到1,346mAh g-1,循环100次后,SNPT-S电极的电容量保持为1,111mA hg-1,相对于初始电容量的保持率达到82.5%,库伦效率超过99.5%,表现出非常优异的电化学循环性能。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
李瑞鑫[7]（2019）在《应变对二维过渡金属氮化物结构和磁性的调控》一文中研究指出近两年,实验相继制备出了具有强磁各向异性的内禀铁磁性单层CrI_3,VSe_2和Fe_3GeTe_2以及内禀铁磁性二维材料Cr_2Ge_2Te_6等。理论上,单层1H-MoN_2被报道是内禀铁磁性金属,有近420 K的居里温度,并在实验上能被剥离出单层结构。更为重要的是,研究发现在拉伸应变作用下,单层1H-MoN_2中上下N层的原子由非成键态变为成键态,导致在拉伸应变作用下单层1H-MoN_2发生了结构相变。对应于结构相变,单层1H-MoN_2的磁矩由N原子提供变为Mo提供,并且发生了从铁磁态到反铁磁态的磁性相变。本文选取了单层1H-NdN_2和1H-TcN_2作为研究对象,系统研究了单层在1H-NdN_2和1H-TcN_2应变下的结构,电学和磁学性质。得到了如下结论:1.单层1H-TcN_2是内禀的铁磁性金属,磁矩主要来源N原子p轨道的贡献。其中上下N原子层的N原子没有成N-N键。在拉伸应变下,当晶格常数a从3.16?变为3.17?时,单层1H-TcN_2发生结构相变,上下N原子层的N原子由不成N-N键变为成N-N键。对应地,两个N原子层间的垂直距离突然减小了25%。同时,单层1H-TcN_2由内禀的铁磁性金属变为非磁性金属。2.单层1H-NbN_2是内禀的铁磁性金属,磁矩主要来源Nb原子d轨道的贡献。其中上下N原子层的N原子成N-N键。在压缩应变下,当晶格常数a从3.19?变为3.18?时,单层1H-NbN_2发生结构相变,上下N原子层的N原子由成N-N键变为不成N-N键。对应地,两个N原子层间的垂直距离突然增加。同时,单层1H-NbN_2的磁矩由Nb原子d轨道的贡献变为由N原子p轨道的贡献。单层1H-NbN_2一直是内禀的铁磁性金属。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
张健[8]（2019）在《二硫化钼与二维过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）范德华异质结的理论计算研究》一文中研究指出本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,使用投影缀加平面波PAW,Perdew-Burke-Ernzerhof形式的广义梯度近似和修正范德华相互作用的BEEF-vd W函数,研究二维二硫化钼(Mo S2)和二维过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)范德华异质结的电催化析氢反应特性。组装二维Mo S2与二维M2XO2,M2XO2中M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、和W,X=C或N。组装缺陷Mo S2(x)和Mo2CO2(y),Mo S2(x)指含有硫空位Mo S2,Mo2CO2(y)指含有氧空位Mo2CO2。构建各种范德华异质结,旨在优化异质结界面相互作用以增强异质结中MXenes基面催化析氢反应能力。近年来,使用过渡金属二硫化物作为电化学析氢反应中催化剂的应用迅速增加。丰富的化学成分和一系列MXenes结构使MXenes存在许多潜在应用。MXenes作为电催化剂的应用已经引起科学家的重视。我们通过第一性原理计算证明了组装Mo S2和MXenes范德华异质结可以激活MXenes惰性基面的催化活性。将Mo S2与各种二维纳米结构的MXenes相结合,旨在微调MXenes氢吸附自由能,增加MXenes电催化活性。研究结果证明了范德华异质结的潜力,为过渡金属电催化剂材料设计提供理论指导。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
李晓苇,赵开封,刘森,周盛楠,张雪[9]（2019）在《染料敏化太阳能电池过渡金属氮化物对电极研究进展》一文中研究指出对电极作为染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)的核心部分之一,其材料的价格、性能和制备方法直接影响DSSCs的发展和应用.DSSCs常用Pt对电极价格昂贵,因此寻找低成本高性能的催化材料代替Pt对电极是降低DSSCs成本的有效途径之一.过渡金属氮化物的电子结构与Pt相似,具有高的催化活性和耐腐蚀性,价格低廉,使其具有广阔的应用前景.文章综述了利用载体与过渡金属氮化物的协同作用或将过渡金属氮化物制备成独特的纳米结构(纳米管和高度有序的阵列等)来解决过渡金属氮化物易团聚和大规模的物质运输受限制等问题.最后提出,开发双组元或多组元过渡金属氮化物和柔性过渡金属氮化物对电极可以作为未来发展方向.(本文来源于《河北大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
易琛琦,邹俭鹏,杨洪志,冷娴[10]（2018）在《过渡金属氧/氮化物赝电容器电极材料的研究进展（英文）》一文中研究指出法拉第赝电容器兼具二次电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点,而电极材料是决定法拉第赝电容器性能的关键。过渡金属氧化物/氮化物作为两种主要的赝电容器电极材料,能在提高能量密度的同时保持高功率密度。本文综述钌氧化物、镍氧化物、锰氧化物、钒氧化物、钴氧化物、铱氧化物等过渡金属氧化物和钛氮化物、钒氮化物、钼氮化物、铌氮化物等过渡金属氮化物的纳米结构设计和高比表面积复合材料制备的最新进展,为法拉第赝电容器电极材料的深入研究提供重要的借鉴意义。(本文来源于《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》期刊2018年10期）
过渡金属氮化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
将锂离子电池应用于电动汽车是解决能源危机的重要一环。负极是锂离子电池的重要组成部分,然而商业化的石墨基负极的理论能量密度和功率密度较低,很难达到电动汽车长距离续航的要求。过渡金属氧化物和氮化物具有较高的能量密度和功率密度,是替代石墨基负极的最佳选择之一,引起了科学家们极大的兴趣。但是过渡金属氧化物和氮化物作为锂离子电池负极材料在充放电过程中都存在着严峻的体积变化问题,导致容量快速衰减。大量研究表明制备过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒并与碳复合可以解决上述问题并实现优异的电化学性能。不过目前过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的合成方法一般比较复杂,严重限制了它们的发展和应用。因此,设计、开发简单的合成方法,获得过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并实现优异的电化学性能,对推动锂离子在电动汽车等领域的应用具有重要意义。本论文在深入分析国内外过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的研究现状的基础上,利用无机化学的合成理念,设计了几种简便的方法,获得了几种具有特殊结构的过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并对其电化学性能进行了研究。所获得的主要研究成果如下:1.利用廉价无毒的NaCl作为模板,通过简单的冷冻干燥和煅烧策略制备了V_2O_3纳米颗粒与氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架复合材料(V_2O_3/PNCNF)。测试结果表明V_2O_3纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架里,并且两者之间有很强的化学相互作用。V_2O_3/PNCNF作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的循环性能和倍率性能。在500 mA g~(-1)电流密度下循环200圈后给出了436 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放344 mA h g~(-1)的放电容量。2.利用高锰酸钾和碳之间的反应,通过简单的搅拌,在低温还原的条件下原位合成了Mn_3O_4纳米颗粒与空心碳纳米纤维的复合材料(HCF/Mn_3O_4)。测试表明较小尺寸的Mn_3O_4纳米颗粒都长在空心碳纳米纤维上,并且两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着缓解了充放电过程中的体积变化,加快了电子和锂离子传导速度,改善了MnO到Mn_3O_4的可逆电化学反应。HCF/Mn_3O_4作为锂离子电池负极材料时,表现出了优异的电化学性能。在200 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了835 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环240圈后给出了652 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放528 mA h g~(-1)的放电容量。3.发明了一种水热辅助的快速简单的方法,成功制备了Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(CoVO/rGO)。TEM测试表明超小尺寸的Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒(平均粒径为8.4nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试进一步表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效缓解了充放电过程中的体积变化。CoVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了优异的倍率性能和循环性能。在100 mA g~(-1)电流密度下给出了789 mA h g~(-1)的放电容量,在2000 mA g~(-1)电流密度下给出了628 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后仍可以释放683 mA h g~(-1)的放电容量。4.通过简单的方法成功制备了一种新颖的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(MnVO/rGO)。TEM测试表明较小尺寸的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒(20-50 nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效改善了充放电过程中的体积变化。MnVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的倍率性能。在100 mA g~(-1)电流密度下循环80圈后给出了981 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放748 mA h g~(-1)的放电容量。5.在非氨气气氛条件下,通过简单的搅拌和煅烧合成了Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒与氮掺杂的多孔碳纳米片的复合材料(Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN)。测试表明较小尺寸的Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔碳纳米片里,有效解决了充放电过程中的体积变化问题。Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN作为锂离子电池负极材料时,在100 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了554 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后给出了389 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放330 mA h g~(-1)的放电容量,表现出了优异的电化学性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
过渡金属氮化物论文参考文献
[1].陈磊.第VB族过渡金属氮化物结构和物性的第一性原理研究[D].西北大学.2019
[2].张丹.过渡金属氧化物及氮化物与碳复合负极材料的合成和电化学性能研究[D].吉林大学.2019
[3].冯小康.第四副族过渡金属氮化物的高温高压合成与物性研究[D].吉林大学.2019
[4].刘婷婷.基于过渡金属氮化物的纳米材料的制备及其在电化学水分解中的应用研究[D].东北师范大学.2019
[5].贾珺然.过渡金属氮化物的制备及其在电解水领域的应用[D].南京大学.2019
[6].赵浩.过渡金属氮化物在锂硫电池正极材料中的应用[D].南京大学.2019
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[8].张健.二硫化钼与二维过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）范德华异质结的理论计算研究[D].吉林大学.2019
[9].李晓苇,赵开封,刘森,周盛楠,张雪.染料敏化太阳能电池过渡金属氮化物对电极研究进展[J].河北大学学报(自然科学版).2019
[10].易琛琦,邹俭鹏,杨洪志,冷娴.过渡金属氧/氮化物赝电容器电极材料的研究进展（英文）[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina.2018
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