在最近的研究中,结合缺陷工程来设计和调节材料性能是当前的研究热点。在过渡金属氧化物,硫化物和其他材料中,缺陷的存在会显着改变其电子结构和化学性质,从而在能量存储和转换领域获得广泛的应用。例如,在电池材料的结构设计中,缺陷的定量引入可以改善材料的电导率,提供更多的活性位点,并改善锂化过程中材料的相变,以实现优异的电化学性能。为此,通过观察和表征材料的缺陷,研究人员可以通过从原子层面研究材料的结构与性能之间的关系,为储能材料研究领域打开一扇新的大门。尽管不再罕见地使用HRTEM,XPS,EELS和其他技术来表征材料的缺陷,但是这些技术只能局限于研究材料表面的局部区域,而对于研究材料的局部区域则进行了扩展。材料的整体缺陷。另外,这些技术只能辅助材料表面缺陷的半定量分析,而对于较厚的样品,则是“水平到脊峰,深度不同”。特别是对于具有不同内部缺陷和表面的样品,它甚至无能为力。在此,作者编写了一些高级缺陷表征方法,以从2018年材料缺陷工程研究领域中从材料的宏观整体来表征缺陷的结构和含量,并分析了以下内容。如果不完整,欢迎添加。
[正电子an没光谱]
正电子an没能谱,也称为正电子an没寿命谱(PILS),是一种用于材料的新型无损检测技术,可以从原子水平研究材料的性能。该技术通常用于检测固体材料中缺陷和空位的存在。这种检测技术的原理是通过在正电子与电子相互作用时使用an灭来检测在hil灭期间释放伽马射线的弛豫时间。弛豫时间的长度取决于材料的孔径,即空位的大小。根据淬火的弛豫时间间接判断材料中的原子级缺陷,使该技术在储能材料的缺陷设计和表征中发挥着巨大作用。
《自然通讯》(NAT.COMMUN。,2018,9,2120)报道了最近对钯掺杂的二硫化钼材料的研究。如图所示,该技术用于表征掺杂后产生的缺陷。研究人员发现,在MoS2材料中掺入1%钯后,晶格缺陷的弛豫时间τ1和空位缺陷的弛豫时间τ2显着延长。其中τ1从183.6s扩展到206.2s,而τ2从355.5s扩展到384.6s。这些弛豫时间的增加标志着缺陷尺寸的增加。此外,弛豫时间的强度也得到改善,这意味着掺杂后材料中的缺陷含量明显高于未掺杂的二硫化钼材料。

尝试这些高端大气级结构表征技术1

[扩展的X射线吸收精细结构光谱]
扩展的X射线吸收精细结构(XANES)是通过样品X射线辐照发出的荧光或光电子所产生的扩展X射线吸收现象对材料原子周围的化学环境的分析。扩展的X射线吸收现象由短程排序功能确定。从结构光谱中,可以获得诸如吸收原子的相邻原子的类型,距离和配位数的数据。缺陷的数量可以通过观察相邻配位原子的距离和峰强度的变化来定性地确定。
最近,Advanced Energy Material的研究文章报道了使用XANES技术研究CaMnO3作为电极材料的缺陷(Adv。Energy Mater。2018,1800612)。研究人员使用XAS和XANES光谱分析了材料中的氧缺陷。从XANES光谱可以看出,CMO / S-300的峰强度明显低于CMO,这证明了硫还原后材料的价态降低。在傅立叶变换后的图中,可以看出CMO / S-300光谱的峰强度比CMO的峰强度低,并且对应于某些峰的间距与CMO的峰强度发生了偏移。这些数据说明了在还原硫和形成氧缺陷后,CMO / S-300表面的结构变化。

尝试这些高端大气级结构表征技术2

[电子自旋响应谱]
电子自旋共振,也称为顺磁共振响应(EPR),是指在射频电磁场作用下,样品中的恒定磁场中发生的磁能级之间的共振跃迁。当在垂直于外部磁场B的方向施加频率为ν的电磁波时,材料的自由电子获得的能量为hν。当ν和B之间的关系满足hν=gμB时,发生磁能级跃迁,对应于EPR上出现的吸收峰。 g的值由未配对电子所处的化学环境决定。不同的化合物具有不同的g值。
Advanced Functional Material的一项最新研究报告称,使用EPR技术研究了含硫缺陷的1T-2H相MoS2-甲苯复合材料作为锂硫电池的电极材料(Adv.Funct.Mater.2018,1707578)。研究人员合成了具有1T-2H相MoS2和MXene的复合材料。通过还原氨气,获得了具有不同程度硫缺陷的材料,并对其结构进行了表征。通过EPR测试分析,发现氨处理时间不同的材料含有一定量的硫缺陷,对应的吸收峰的ag值为2.0。另外,随着氨处理时间的延长,硫缺陷峰逐渐变强,变宽,这表明材料中的缺陷随着氨气的处理而逐渐增加。大量硫空位的存在使材料局部带正电荷,从而增加了多硫化物阴离子的吸附并实现了有效的多硫化物抑制。
【摘要】
近年来,对材料中的缺陷缺陷的研究已经成为非常热门的话题。但是,大多数研究仍处于了解缺陷的阶段。因此,作为物质科学家,我们应该了解世界并改变世界。在研究过程中,我们不仅必须认识缺陷的微观世界,而且必须通过某些合成或制备方法来改善和控制缺陷。落花不是无情的事,成春泥更是四边形。似乎会降低材料性能的缺陷不仅在定向设计后对材料本身没有负面影响,而且为研究人员提供了从原子水平优化材料的可能性,从而使电极材料具有更好的性能作为一个整体。扩大其在储能以及其他纳米科学和材料工程领域的广泛应用。

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