В недавних исследованиях проектирование и регулирование свойств материалов путем объединения дефектов в настоящее время является горячей точкой исследования. В оксидах, сульфидах и других материалах переходных металлов наличие дефектов значительно изменит их электронную структуру и химические свойства, что приведет к их широкому применению в области накопления и преобразования энергии. Например, при структурном проектировании материалов аккумуляторной батареи количественное введение дефектов может улучшить электропроводность материала, обеспечить более активные участки и улучшить фазовый переход материала во время литирования для достижения превосходных электрохимических характеристик. С этой целью, наблюдая и охарактеризовав дефекты материалов, исследователи могут открыть новую дверь для области исследований материалов, аккумулирующих энергию, изучая взаимосвязь между структурой и свойствами материалов на атомном уровне. Хотя для характеристики дефектов материалов больше не редко используются HRTEM, XPS, EELS и другие технологии, эти методы могут быть ограничены только изучением локальных областей поверхности материала, которые растягиваются для изучения общие дефекты материала. Кроме того, эти методы могут помочь только в полуколичественном анализе поверхностных дефектов материалов, в то время как для более толстых образцов он ?горизонтален до вершины гребня, глубина различна?. Специально для образцов с различными внутренними дефектами и поверхностями, это еще более бессильно. Здесь автор собрал некоторые высокоуровневые методы определения характеристик дефектов для характеристики структуры и содержания дефектов с точки зрения макроскопического материала в исследовательской области дефектоскопии в 2018 году и проанализировал следующее. Если есть незавершенность, добро пожаловать, чтобы добавить.

[Спектр аннигиляции позитронов]

Спектр аннигиляции позитронов, также известный как спектр времени жизни аннигиляции позитронов (PILS), является новым методом неразрушающего контроля материалов, которые изучают свойства материалов с атомного уровня. Этот метод обычно используется для обнаружения наличия дефектов и вакансий в твердых материалах. Принцип этого метода обнаружения заключается в определении времени релаксации высвобождения гамма-лучей во время аннигиляции с использованием аннигиляции, когда позитроны взаимодействуют с электронами. Продолжительность времени релаксации зависит от размера пор материала, то есть от размера вакансии. Косвенное определение дефектов на атомном уровне в материале на основе времени релаксации закалки делает эту технику огромной ролью в разработке дефектов и характеристике материала, аккумулирующего энергию.

Недавнее исследование легированных палладием материалов дисульфида молибдена было опубликовано в статье Nature Communications (NAT. COMMUN., 2018, 9, 2120). Этот метод был использован для характеристики дефектов, полученных после легирования, как показано на рисунке. Исследователи обнаружили, что после легирования материала MoS2 палладием 1% время релаксации τ1-дефекта решетки и время релаксации τ2-дефекта вакансий были значительно увеличены. Где τ1 увеличен с 183,6 с до 206,2 с, а τ2 увеличен с 355,5 с до 384,6 с. Увеличение этих времен релаксации означает увеличение размера дефекта. Кроме того, интенсивность времени релаксации также улучшается, что означает, что содержание дефектов в материале после легирования значительно выше, чем в нелегированном материале дисульфида молибдена.

[Расширенный спектр тонкой структуры поглощения рентгеновского излучения]

Тонкая структура с расширенным поглощением рентгеновских лучей (XANES) представляет собой анализ химической среды вокруг атома материала посредством явления расширенного поглощения рентгеновских лучей, создаваемого флуоресценцией или фотоэлектроном, испускаемым рентгеновским излучением образца. Явление расширенного поглощения рентгеновских лучей определяется функцией ближнего порядка. Из структурного спектра могут быть получены такие данные, как тип, расстояние и координационное число соседних атомов поглощающего атома. Количество дефектов можно качественно определить, наблюдая смещение расстояния соседних координационных атомов и интенсивность пиков.

Недавно в исследовательской статье Advanced Energy Material сообщалось об использовании технологии XANES для изучения дефекта CaMnO3 в качестве электродного материала (Adv. Energy Mater. 2018, 1800612). Исследователи использовали спектры XAS и XANES для анализа кислородных дефектов в материале. Из спектра XANES видно, что интенсивность пика CMO/S-300 значительно ниже, чем у CMO, что свидетельствует об уменьшении валентного состояния материала после восстановления серы. На карте после преобразования Фурье видно, что интенсивность пиков спектра CMO/S-300 ниже, чем у CMO, а расстояние, соответствующее некоторым пикам, смещено относительно такового у CMO. Эти данные иллюстрируют структурные изменения поверхности CMO/S-300 после восстановления серы и образования кислородных дефектов.

[Спектр электронного спинового отклика]

Электронный спиновый резонанс, также известный как парамагнитный резонансный отклик (ЭПР), представляет собой резонансный переход между уровнями магнитной энергии, который происходит в постоянном магнитном поле в образце под действием радиочастотного электромагнитного поля. Когда электромагнитная волна с частотой ν применяется в направлении, перпендикулярном внешнему магнитному полю B, энергия, получаемая свободным электроном материала, равна hν. Когда соотношение между ν и B удовлетворяет hν = gμB, происходит магнитный переход уровня, соответствующий пику поглощения, появляющемуся на EPR. Значение g определяется химической средой, в которой находятся неспаренные электроны. Разные соединения имеют разные значения g.

В недавнем исследовании, проведенном Advanced Functional Material, сообщалось об использовании технологии EPR для изучения композитного MoS2-Mxene фазы 1T-2H, содержащего дефекты серы, в качестве электродного материала для литий-серных батарей (Adv. Funct. Mater. 2018, 1707578). Исследователи синтезировали композит с 1T-2H фазой MoS2 и MXene. При восстановлении газообразного аммиака были получены материалы с различной степенью дефектов серы и охарактеризованы их структуры. Используя анализ методом ЭПР, было обнаружено, что материалы с различным временем обработки аммиаком содержат определенное количество дефектов серы, что соответствует пику поглощения с величиной ag 2,0. Кроме того, по мере того как время обработки аммиаком увеличивалось, пик дефекта серы постепенно становился все сильнее и шире, что доказывало, что дефекты материала постепенно увеличивались при обработке газообразным аммиаком. Присутствие большого количества вакансий серы приводит к тому, что материал имеет положительный заряд локально, что увеличивает адсорбцию полисульфид-анионов и обеспечивает эффективное ингибирование полисульфида.

【резюме】

В последние годы исследования дефектов дефектов материалов стали очень актуальной темой. Однако большая часть исследований все еще находится на стадии понимания дефектов. По этой причине, как материалист, мы должны знать мир и менять мир. В процессе исследования мы должны не только распознавать микроскопический мир дефектов, но также улучшать и контролировать дефекты некоторыми синтетическими или препаративными методами. Опавшие цветы не бессердечные вещи, в Чунни больше четырехугольника. Дефекты, которые, по-видимому, снижают характеристики материала, не только не оказывают отрицательного влияния на сам материал после направленного проектирования, но и дают исследователям возможность оптимизировать материал с атомного уровня, так что материал электрода имеет лучшие характеристики в целом. Расширить его широкое применение в накоплении энергии и других нанотехнологий и материаловедения.