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張道禮教授團隊在六方氮化硼儲氫研究中取得重要進展
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2019-06-29 13:24:29 | 瀏覽量:930623
6月27日,Nature Communications期刊在線發(fā)表了光學(xué)與電子信息學(xué)院張道禮教授課題組與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)研究所王浩敏研究員課題組合作的題為“Isolating hydrogen in hexagonal boron nitride bubbles by a plasma treatment”的研究成果。光學(xué)與電子信息學(xué)院2015級博…
該研究首次提出了將等離子體技術(shù)與六方氮化硼(h-BN)相結(jié)合能夠從碳氫化合物中提取出氫氣并將其隔離存儲在h-BN的層間間隔中,為微納尺度領(lǐng)域的氫提取及氫存儲技術(shù)提供了新的思路方案。
研究成果在Nature Communications期刊在線發(fā)表
六方氮化硼(h-BN)是一種結(jié)構(gòu)和石墨烯類似的六方晶系二維層狀晶體材料,不同的是它由硼、氮兩種元素交替組成晶體結(jié)構(gòu),層間依舊是依靠范德華力(van der Waals Force)緊密結(jié)合。更重要的是,h-BN是現(xiàn)已知所有二維材料中唯一的絕緣材料,被公認為電子器件理想的襯底和隧穿勢壘材料,并擁有極好的耐高溫、抗氧化性能。研究人員在不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,當采用微弱功率的射頻線圈將氬氣、氧氣以及氫氣分別裂解成等離子體對h-BN表面進行處理后,只有被氫氣等離子體(H-Plasma)處理過的表面會產(chǎn)生氣泡結(jié)構(gòu),而另外兩種等離子體所處理過的樣品表面則幾乎沒有任何變化(見下圖)。
輕微的Ar,O2,H2Plasma處理對h-BN表面的影響
更有趣的是,隨后研究人員發(fā)現(xiàn)當采用甲烷(見下圖)、乙炔以及氬氫混合氣的等離子體對h-BN樣品進行處理后都能使之表面形成尺寸可控的微米級氣泡。經(jīng)過一系列深入的分析表征后,研究人員證明了h-BN結(jié)構(gòu)的完整性以及氣泡內(nèi)所存儲的正是氫氣。
通過CH4-Plasma處理將H2提取并分離存儲在h-BN層間
據(jù)悉,該研究工作的合作單位還有維也納大學(xué)、日本國家材料科學(xué)研究所等,工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金面上項目等資助。
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