碳化物和氮化物二维材料的模板限制反应法合成及其性能初探

本项目拟以石墨烯材料为模板，利用模板限制反应方法，制备碳化物(如SiC、TiC等)和氮化物(如GaN等)的新型二维纳米材料,研究和揭示碳化物与氮化物二维材料的生长规律；并利用上述新型二维材料构筑场效应管原型，初步探索碳化物和氮化物的新型二维材料的电学性能。本项目的顺利实施将为二维纳米材料的可控合成提供新的途径。尺寸和化学成分可控使得碳化物和氮化物二维材料成为研究金属、半导体等纳米材料的量子限制和尺寸效应的理想系统，也将为基于这些二维材料的新型功能材料和器件的实现提供理论和实验基础，并最终为新材料与凝聚态领域提供新的增长点。

低维材料与其体材料相比具有非常独特的光、电、热和机械等性质。因此，对低维纳米材料的研究将会发现许多新的物理和化学现象或规律，而基于这些具有独特性质的低维纳米材料可以研发出新型的功能材料和装置，将促进材料、能源、化工和电子信息等行业的发展。项目以石墨烯材料为模板，利用金属卤化物蒸汽在较高温度下与此不易挥发的模板反应，成功地实现了模板限制法制备碳化钛和碳化铌等二维碳化物材料，从而拓展了二维材料的种类，获得可控合成二维纳米材料的新途径。在项目执行过程中，对制备的材料进行了分析和表征；制备和利用微电极初步探索合成的碳化钛二维材料的电学性能。并将模板限制法进一步推广至多孔碳化物材料的制备和性能研究。有关利用模板限制法制备碳化物材料的研究成果发表在 Applied Surface Science、Journal of Nanoparticle Research、等杂志上，申请有关碳化物二维材料制备工艺的专利一项。培养博士生一名，较好地完成项目的研究任务和目标。本项目的研究结果将为二维纳米材料的可控合成提供一种新的途径；尺寸和化学成分可控使得碳化物二维材料成为研究金属材料、半导体中的量子限制和尺寸效应的理想系统，并为构建基于二维材料的新型功能纳米材料和器件提供理论和实验基础。