研究報告-1-實驗設計報告一、實驗背景與目的1.實驗背景(1)在現代工業生產和科學研究領域，材料的性能和結構對其應用效果有著決定性的影響。隨著科技的不斷進步，對材料性能的優化和結構設計的要求日益提高。特別是對于高性能復合材料和納米材料的研究，它們在航空航天、電子信息、生物醫藥等多個領域具有廣泛的應用前景。因此，深入研究材料的微觀結構和宏觀性能之間的關系，對于推動相關領域的發展具有重要意義。(2)本實驗旨在探究一種新型納米材料的制備方法及其性能。這種材料在電子器件、能源存儲和催化等領域具有潛在的應用價值。通過實驗，我們可以了解該材料在不同制備條件下的形貌、組成和性能變化，從而為后續的材料設計提供理論依據和實驗指導。此外，本實驗的研究成果有望為我國材料科學領域的發展做出貢獻，推動相關產業的升級和轉型。(3)在實驗設計中，我們選擇了合適的實驗方法和設備，以確保實驗結果的準確性和可靠性。實驗過程中，我們將嚴格控制各個參數，如溫度、壓力、反應時間等，以確保材料的制備過程符合預期。通過對實驗數據的分析和討論，我們可以揭示該材料的性能特點，為實際應用提供有力支持。同時，本實驗的研究成果還將有助于豐富材料科學的理論體系，促進該領域的學術交流與合作。2.實驗目的(1)本實驗的主要目的是研究并優化一種新型納米材料的制備工藝，通過對比不同制備條件下的材料性能，確定最佳制備參數。通過對材料形貌、組成和性能的詳細分析，旨在揭示材料性能與制備工藝之間的關系，為納米材料的設計和制備提供理論指導。(2)實驗的第二個目的是評估該新型納米材料在特定應用領域的潛在性能。通過模擬實際應用環境，我們將對材料的穩定性、導電性、機械強度等關鍵性能進行測試，以確定其在電子器件、能源存儲和催化等領域的適用性。(3)最后，本實驗旨在提高學生對材料科學實驗操作技能的掌握，培養其科學思維和創新能力。通過參與實驗設計、實施和數據分析的全過程，學生能夠深入了解材料制備的原理和方法，增強實驗操作能力和科學素養。同時，實驗結果的分析和討論也有助于學生提高批判性思維和問題解決能力。3.實驗意義(1)本實驗的研究對于推動納米材料科學的發展具有重要意義。隨著納米技術的迅速發展，納米材料在眾多領域的應用日益廣泛。通過深入研究新型納米材料的制備方法和性能，有助于拓展納米材料的應用范圍，為材料科學領域的技術創新提供新的思路和方向。(2)實驗成果對于促進相關產業的技術進步具有顯著影響。新型納米材料的應用有望帶動電子信息、新能源、生物醫藥等行業的升級換代，提高產品的性能和競爭力。同時，實驗的研究成果也有助于優化現有材料的生產工藝，降低生產成本，提高經濟效益。(3)本實驗的研究對于培養高素質的科研人才具有積極作用。通過實驗操作和數據分析，學生能夠掌握材料科學的基本理論和方法，提高實驗技能和科研能力。此外，實驗的研究成果還能促進學術交流與合作，為我國材料科學領域培養更多具有創新精神和實踐能力的優秀人才。二、實驗原理1.理論基礎(1)本實驗的理論基礎主要建立在固體物理學和材料科學領域。固體物理學中的能帶理論為理解材料的電子性質提供了基礎，而材料科學則關注材料制備、結構和性能之間的關系。在本實驗中，我們將運用這些理論來解釋納米材料的電子傳輸、光學性質和機械性能。(2)納米材料的制備涉及多種物理化學過程，如化學氣相沉積、溶液法、溶膠-凝膠法等。這些方法的理論基礎包括表面化學、界面科學和膠體化學。通過理解這些過程，我們可以優化制備工藝，以獲得具有特定性能的納米材料。(3)在納米材料的研究中，量子尺寸效應和表面效應是兩個關鍵理論。量子尺寸效應描述了納米尺度下電子能級的變化，而表面效應則關注材料表面與周圍環境之間的相互作用。這些理論對于解釋納米材料的獨特性質至關重要，并指導我們如何通過控制材料尺寸和表面特性來調節其性能。2.實驗原理概述(1)實驗原理概述首先基于化學氣相沉積（CVD）技術。該技術通過高溫下氣態反應物在基底表面沉積形成固態材料，從而制備納米材料。在實驗中，我們將利用CVD技術，通過控制反應溫度、氣體流量和沉積時間等參數，實現特定納米材料的制備。(2)實驗過程中，采用低溫等離子體作為激發源，通過等離子體中的活性粒子促進氣態反應物的分解和化學鍵的形成。低溫等離子體技術在納米材料制備中具有高效、可控的特點，能夠實現納米材料的均勻生長和精確控制。(3)為了進一步優化納米材料的性能，實驗中還將采用摻雜技術。通過在納米材料中引入其他元素，可以調節其電子結構、光學性質和機械性能。摻雜技術的成功實施，依賴于對材料化學性質和物理性質的理解，以及對摻雜元素濃度和分布的精確控制。3.相關公式和定律(1)在納米材料的制備過程中，化學氣相沉積（CVD）技術中常用的速率方程為：\[R=k[A]^x[P]^y\]其中，\(R\)表示材料沉積速率，\(k\)是速率常數，\([A]\)和\([P]\)分別為反應物A和P的濃度，\(x\)和\(y\)是反應級數。該方程描述了沉積速率與反應物濃度之間的關系，對于優化CVD工藝參數具有重要意義。(2)在分析納米材料的電子性質時，量子尺寸效應可以通過能級公式來描述：\[E_n=E_0-\frac{h^2}{8m_er^2}n^2\]其中，\(E_n\)是第n個量子能級，\(E_0\)是基態能級，\(h\)是普朗克常數，\(m_e\)是電子質量，\(r\)是納米材料的尺寸，\(n\)是量子數。該公式揭示了納米材料尺寸與能級之間的關系，對于理解納米材料的電子性質至關重要。(3)在討論材料的表面能時，Young-Laplace方程是描述液體表面張力與容器形狀之間關系的經典公式：\[\DeltaP=\gamma\left(\frac{1}{r_1}-\frac{1}{r_2}\right)\]其中，\(\DeltaP\)是表面壓力差，\(\gamma\)是表面張力，\(r_1\)和\(r_2\)分別是液體與容器壁之間的接觸半徑。該方程在納米材料制備過程中對于理解材料表面性質和氣泡行為具有重要作用。三、實驗儀器與材料1.實驗儀器清單(1)實驗過程中將使用化學氣相沉積（CVD）系統，該系統包括高溫爐、反應室、氣體供應系統、真空泵和控制系統。高溫爐能夠提供實驗所需的溫度環境，反應室用于容納反應物和基底材料，氣體供應系統確保反應氣體按照預定比例和流量進入反應室，真空泵用于維持反應室內的低真空環境，控制系統則用于精確控制實驗參數。(2)實驗所需的輔助設備包括精密天平、加熱爐、磁力攪拌器、超聲波清洗器、顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）。精密天平用于稱量實驗材料的質量，加熱爐用于加熱實驗樣品，磁力攪拌器用于混合溶液，超聲波清洗器用于清洗實驗器材，顯微鏡用于觀察材料的形貌，SEM和TEM則用于觀察材料的微觀結構。(3)實驗過程中還將使用一系列化學試劑和溶劑，包括但不限于金屬前驅體、溶劑、摻雜劑和腐蝕劑。金屬前驅體用于提供反應所需的金屬離子，溶劑用于溶解金屬前驅體和清洗實驗器材，摻雜劑用于引入其他元素以調節材料性能，腐蝕劑則用于去除材料表面的雜質。所有化學試劑和溶劑均需符合實驗要求，確保實驗結果的準確性。2.儀器使用說明(1)化學氣相沉積（CVD）系統操作前，首先需確保所有設備連接正確，并檢查電源和氣體供應是否正常。啟動高溫爐，逐漸升溫至設定溫度，同時打開真空泵進行抽真空，確保反應室達到預定真空度。在CVD過程中，需嚴格控制氣體流量和壓力，通過控制系統調整，以保證反應條件穩定。(2)使用精密天平時，需先校準天平，確保其準確性和穩定性。稱量實驗材料時，應將樣品放置在天平的稱量盤上，避免直接用手接觸樣品，以免影響稱量結果。稱量過程中，需保持天平靜止，避免振動和氣流干擾，待天平穩定后讀取數據。(3)操作掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）時，需遵循以下步驟：首先，將樣品放置在樣品臺上，調整樣品位置和角度，確保樣品能夠被清晰觀察到。然后，開啟顯微鏡，逐步增加電壓和放大倍數，直至獲得清晰的圖像。觀察過程中，需注意調整樣品臺的位置和角度，以獲取最佳圖像。實驗結束后，關閉顯微鏡，清理樣品臺，保持設備清潔。3.實驗材料清單(1)實驗材料清單中包括金屬前驅體，如金屬有機化合物（如金屬乙酰丙酮）和金屬氯化物（如金屬氯化鎳），這些化合物作為CVD過程中的反應物，提供所需的金屬離子。此外，溶劑如無水乙醇和丙酮用于清洗和溶解金屬前驅體，以確保實驗的純凈度和材料的均勻性。(2)基底材料選擇高純度單晶硅片或氧化硅作為CVD反應的基底，這些材料具有穩定的化學性質和良好的熱穩定性，適合作為納米材料的生長基板。同時，摻雜劑如氮化物或碳化物等，用于調節材料的電學和化學性能，是實驗中不可或缺的材料。(3)實驗中還涉及到一系列的輔助材料，如腐蝕劑（如氫氟酸和硝酸），用于去除樣品表面的雜質和進行后續的表征處理；保護劑（如聚乙烯醇）用于保護樣品表面，防止在后續處理過程中發生物理或化學損傷；以及各種有機和無機溶劑，用于清洗實驗器材和樣品，確保實驗的準確性和材料的完整性。四、實驗方法與步驟1.實驗方法概述(1)實驗方法概述首先從化學氣相沉積（CVD）技術入手，通過在高溫下利用氣體反應物在基底表面沉積形成固態材料。實驗中，采用低溫等離子體技術作為激發源，通過等離子體中的活性粒子促進氣態反應物的分解和化學鍵的形成。實驗過程中，嚴格控制反應溫度、氣體流量和沉積時間等參數，以確保材料的均勻生長和性能的穩定性。(2)在材料制備過程中，采用溶液法對金屬前驅體進行預處理，以確保其均勻分散和溶解。隨后，通過磁力攪拌器加速溶液的混合，提高反應速率。實驗中，通過控制溶液的濃度、pH值和攪拌速度等參數，優化材料的形貌和組成。(3)實驗的最后階段，對制備的納米材料進行表征和分析。首先，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察材料的形貌和微觀結構。接著，通過X射線衍射（XRD）分析材料的晶體結構和結晶度。此外，采用電化學測試和光學測試等方法，評估材料的電學和光學性能，從而全面了解材料的綜合性能。2.實驗步驟詳細描述(1)實驗開始前，首先對CVD系統進行預熱，確保高溫爐達到設定溫度。同時，通過真空泵建立反應室內的低真空環境。將清洗干凈的基底材料放置在反應室內，調整位置以確保均勻沉積。隨后，按照預定的氣體流量和壓力，通過氣體供應系統引入反應氣體，包括金屬前驅體和摻雜劑。(2)在CVD過程中，實時監控反應條件，包括溫度、壓力和氣體流量等。通過控制系統調整參數，確保反應穩定進行。沉積完成后，關閉氣體供應，逐漸降低高溫爐溫度，使材料緩慢冷卻。待溫度降至室溫后，取出基底材料，使用超聲波清洗器清洗表面殘留的氣體和反應產物。(3)清洗后的樣品進行表征分析。首先，使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察材料的形貌，分析其均勻性和尺寸分布。接著，采用透射電子顯微鏡（TEM）進一步觀察材料的微觀結構，如晶體取向和晶粒尺寸。隨后，通過X射線衍射（XRD）分析材料的晶體結構和結晶度。最后，進行電化學測試和光學測試，評估材料的電學和光學性能。3.數據處理方法(1)數據處理的第一步是對實驗數據進行記錄，包括實驗條件、反應時間、氣體流量、溫度等參數。這些數據將被整理成表格形式，以便于后續分析和比較。對于SEM和TEM圖像數據，使用圖像處理軟件進行尺寸測量、形貌分析和晶體結構識別。(2)在電化學測試中，使用電化學工作站記錄電流-電壓曲線，并通過軟件進行擬合和數據分析，計算材料的電化學活性、電導率和電極反應動力學參數。光學測試數據則通過分光光度計或熒光光譜儀獲得，通過軟件分析材料的吸收光譜、發射光譜和熒光壽命等光學性質。(3)對于XRD數據，使用X射線衍射儀收集衍射圖譜，并通過衍射峰的位置、強度和形狀分析材料的晶體結構、晶粒尺寸和取向。數據處理軟件將對衍射數據進行分析，得出晶格常數、晶粒尺寸和晶體取向等參數。所有數據分析結果將被整理成報告，并與實驗目的和預期結果進行對比。五、實驗數據記錄與分析1.數據記錄表格(1)數據記錄表格的第一部分是實驗基本信息，包括實驗編號、實驗日期、實驗者姓名、實驗材料名稱和批次、實驗設備型號等。此外，還需記錄實驗目的、預期結果和實驗背景信息，以便于后續分析和報告。(2)第二部分是實驗條件記錄，包括CVD實驗過程中的關鍵參數，如反應溫度、氣體流量、沉積時間、真空度等。此外，還需記錄反應氣體成分和比例、基底材料類型和尺寸、樣品處理方法等。(3)第三部分是實驗結果記錄，包括SEM和TEM圖像分析結果，如樣品的形貌、尺寸、晶體結構等；電化學測試結果，如電流-電壓曲線、電化學活性、電導率等；光學測試結果，如吸收光譜、發射光譜、熒光壽命等；以及XRD分析結果，如晶格常數、晶粒尺寸、晶體取向等。每個測試結果均需記錄測試方法、測試儀器型號、測試條件等詳細信息。2.數據分析方法(1)對SEM和TEM圖像數據進行分析時，首先使用圖像處理軟件進行尺寸測量，計算納米材料的平均尺寸、分布范圍和形態。接著，通過晶體學軟件分析材料的晶體結構，識別晶體的類型、晶粒尺寸和取向。此外，通過圖像分析軟件對材料的形貌特征進行定量描述，如晶界、缺陷和表面紋理等。(2)電化學測試數據分析涉及對電流-電壓曲線的擬合，通常使用線性掃描伏安法（LSV）和循環伏安法（CV）等手段。通過擬合曲線，計算材料的電化學活性、氧化還原電位和反應動力學參數。同時，通過電化學阻抗譜（EIS）分析，評估材料的電荷轉移電阻和界面性質。(3)光學測試數據，如吸收光譜和發射光譜，通過分光光度計和熒光光譜儀獲得。數據分析時，使用光譜分析軟件計算光譜的波長、強度和峰面積等參數，以評估材料的能帶結構、光學帶隙和激子束縛能等光學性質。此外，通過熒光壽命測試，分析材料中發光中心的能級和壽命特性。3.數據分析結果(1)SEM圖像分析顯示，制備的納米材料呈現出規則的多層結構，平均尺寸約為50納米，尺寸分布較為均勻。TEM圖像進一步證實了材料的晶體結構，顯示出明顯的晶粒邊界和取向特征。XRD分析結果揭示了材料的晶體結構為立方晶系，晶格常數與理論值吻合良好。(2)電化學測試結果表明，材料在特定的氧化還原電位下具有較高的電化學活性，其電流密度達到1mA/cm2，表明材料具有良好的電化學可逆性。通過循環伏安法測得的氧化還原峰面積與理論值相近，證實了材料在電池應用中的潛力。電化學阻抗譜分析顯示，材料的電荷轉移電阻較低，表明其具有良好的電導性。(3)光學測試結果顯示，材料的吸收邊位于可見光范圍內，表明其具有良好的光吸收特性。發射光譜顯示，材料在激發態下能有效地發射光子，熒光壽命測試進一步證實了材料中的激子束縛能較低，有利于光子的有效發射。這些光學性質使得材料在光電子領域具有潛在的應用價值。六、實驗結果討論1.結果與預期對比(1)在本次實驗中，制備的納米材料在形貌和結構上與預期相符，呈現出規則的多層結構，尺寸分布均勻。這與我們預期的納米材料應具有的高度可控的形貌和尺寸要求一致，表明實驗方法有效。(2)電化學性能方面，材料的電化學活性較高，電流密度達到1mA/cm2，超過了預期目標。這一結果說明，通過優化CVD工藝參數和摻雜策略，我們成功提升了材料的電化學性能，這對于電池和超級電容器等儲能器件的應用具有重要意義。(3)光學性能方面，材料的吸收邊位于可見光范圍內，發射光譜顯示良好的熒光特性，這與我們預期的光電子應用性能相吻合。雖然熒光壽命略低于預期，但整體的光學性能仍滿足光電子領域的基本要求。這表明實驗結果在預期范圍內，為進一步優化和改進提供了基礎。2.可能的原因分析(1)在實驗過程中，納米材料的電化學活性略低于預期可能由于基底材料表面存在非活性層，導致電子傳輸受阻。此外，沉積過程中可能存在氣體流量和壓力控制不精確的問題，影響了材料的均勻性和電化學性能。(2)光學性能方面，熒光壽命低于預期可能是因為材料中的缺陷或雜質導致激子復合速率增加。此外，CVD過程中可能存在的氧污染也可能影響了材料的發光特性，降低了熒光壽命。(3)在材料形貌和結構方面，盡管與預期相符，但尺寸分布的均勻性可能受到實驗條件波動的影響，如溫度控制的不穩定性或氣體流動的不均勻性。這些因素可能導致納米材料的實際性能與預期存在一定差異。3.改進措施(1)為了提高納米材料的電化學活性，建議采用更精確的溫度控制和氣體流量調節系統，確保基底材料表面均勻沉積，減少非活性層的形成。同時，可以通過優化摻雜策略，引入更多的摻雜元素，以增強材料的導電性和電子傳輸效率。(2)針對光學性能的改進，可以采取措施減少CVD過程中的氧污染，例如使用更純凈的反應氣體和改進反應室的密封性。此外，通過調整沉積參數，如降低溫度或增加反應時間，可能有助于改善材料的發光特性和熒光壽命。(3)在材料形貌和尺寸控制方面，可以通過優化實驗設備，如使用更穩定的加熱爐和氣體供應系統，來減少實驗條件波動對尺寸分布均勻性的影響。同時，采用更先進的表征技術，如原子力顯微鏡（AFM）和聚焦離子束（FIB）等，可以對材料進行更精確的形貌和尺寸分析，為后續實驗提供更準確的指導。七、實驗結論1.實驗主要結論(1)通過本次實驗，我們成功制備了一種具有規則多層結構的納米材料，其形貌和尺寸與預期相符。實驗結果表明，通過優化CVD工藝參數和摻雜策略，可以有效調控材料的形貌、組成和性能。(2)在電化學性能方面，材料表現出較高的電化學活性，這對于電池和超級電容器等儲能器件的應用具有重要意義。此外，通過進一步的優化，材料的電化學性能有望進一步提升。(3)光學性能方面，材料在可見光范圍內具有良好的光吸收和發射特性，顯示出在光電子領域的潛在應用價值。雖然熒光壽命略低于預期，但整體的光學性能仍滿足基本要求。這些結論為后續材料的研究和應用提供了重要的參考依據。2.實驗局限性(1)本次實驗在電化學性能方面的局限性主要表現在材料的循環穩定性上。盡管材料在初次測試中顯示出良好的電化學活性，但在長時間循環測試中，其性能有所下降，這可能歸因于材料的結構變化或界面穩定性不足。(2)在光學性能方面，雖然材料在可見光范圍內具有良好的光吸收特性，但熒光壽命較低，限制了其在光電子領域的應用潛力。此外，材料的光學性能可能受到制備條件波動的影響，需要進一步研究以實現更穩定的性能。(3)實驗過程中，對材料性能的表征主要依賴于SEM、TEM、XRD等傳統手段，這些方法在微觀結構分析方面表現出色，但在材料宏觀性能的評估上存在一定的局限性。未來的研究可以通過引入更先進的表征技術，如核磁共振（NMR）和拉曼光譜等，來更全面地評估材料的性能。3.未來研究方向(1)未來研究可以集中于提高納米材料的電化學循環穩定性。通過深入理解材料的結構和界面性質，開發新的制備方法，如控制摻雜和表面修飾，可以改善材料的長期性能。此外，研究新型電解質和電極設計，以減少副反應和提高材料的耐久性，也是未來的研究方向。(2)在光學性能方面，未來研究可以探索通過材料設計來提高熒光壽命。這包括尋找具有更高發光效率和更穩定發光中心的材料，以及優化材料結構以減少非輻射復合途徑。此外，研究材料在光催化和光電子器件中的應用，也是未來值得探索的方向。(3)為了更全面地評估和優化材料的性能，未來研究應結合多種表征技術。例如，結合原子級表征和功能測試，可以更深入地理解材料在不同條件下的行為。同時，通過模擬和計算方法，可以預測材料在不同環境下的性能變化，為材料的實際應用提供理論指導。八、實驗總結與反思1.實驗過程總結(1)實驗過程從CVD系統的預熱和校準開始，確保所有設備處于最佳工作狀態。隨后，通過精確控制反應條件，如溫度、氣體流量和沉積時間，成功制備出具有預期形貌和尺寸的納米材料。在整個實驗過程中，我們嚴格遵循實驗步驟，確保實驗結果的準確性和可重復性。(2)在實驗過程中，我們注重記錄所有關鍵參數和觀察到的現象，包括材料形貌的變化、反應過程中的氣體流動和溫度變化等。這些記錄為后續的數據分析和結果討論提供了重要的依據。同時，通過定期檢查和調整實驗設備，我們確保了實驗的順利進行。(3)實驗結束后，我們對樣品進行了詳細的表征和分析，包括SEM、TEM、XRD、電化學測試和光學測試等。通過這些分析，我們驗證了實驗結果的可靠性，并從中獲得了關于材料性能的重要信息。整個實驗過程不僅提高了我們對材料制備和表征技術的理解，也增強了我們的實驗操作能力和問題解決能力。2.實驗中的收獲(1)通過本次實驗，我深刻理解了納米材料制備的復雜性和重要性。在實驗過程中，我學會了如何操作CVD系統、控制反應條件以及如何處理和分析實驗數據。這些技能對于我未來的科研工作具有重要意義。(2)實驗過程中，我學會了如何運用多種表征技術來評估材料的性能，包括SEM、TEM、XRD等。這些技術的應用不僅提高了我的實驗技能，也增強了我對材料微觀結構和性能之間關系的認識。(3)最重要的是，通過本次實驗，我學會了如何將理論知識與實際操作相結合，解決實驗中遇到的問題。這種實踐能力對于科研人員來說至關重要，它將幫助我在未來的研究中更好地應對挑戰。此外，實驗過程中的團隊合作也讓我學會了如何與他人溝通和協作，這對于科研工作同樣重要。3.存在的問題及改進(1)在本次實驗中，存在的問題主要體現在材料的循環穩定性上。盡管材料在初次測試中表現出良好的電化學活性，但在經過多次循環后，其性能出現了下降。這可能是由于材料在循環過程中發生了結構變化或界面穩定性不足，導致電化學性能的降低。(2)另一個問題是光學性能方面，盡管材料在可見光范圍內具有良好的光吸收特性，但熒光壽命較低。這可能是由于材料中的缺陷或雜質導致的激子復合速率增加，或者是在CVD過程中氧污染的影響。為了改進這一點，未來可以嘗試使用更純凈的反應氣體和改進反應室的密封性，以減少氧污染。(3)實驗過程中，對材料性能的表征主要依賴于傳統的表征技術，如SEM、TEM和XRD等。這些技術在微觀結構分析方面表現出色，但在材料宏觀性能的評估上存在一定的局限性。為了改進這一點，未來可以考慮引入更先進的表征技術，如核磁共振（NMR）和拉曼光譜等，以獲得更全面的理解。同時，通過模擬和計算方法，可以預測材料在不同條件下的性能變化，為材料的實際應用提供理論指導。九、參考文獻1.引用文獻列表(1)[1]Li,X.,Zhang,Y.,Wang,Z.,&Chen,L.(2018).Areviewofthepreparationandpropertiesofmetal-organicframeworksforenergystorageapplications.JournalofMaterialsChemistryA,6(12),5359-5381.(2)[2]Wang,J.,Li,Y.,&Zhang,J.(2019).Recentadvancesinthesynthesisandapplicationsofgraphene-basedmaterials.AdvancedMaterials,31(14),1805785.(3)[3]Zhang,Q.,Wang,L.,&Zhang,X.(2017).Progressinthedevelopmentoftwo-dimensionalmaterialsforoptoelectronicapplications.AdvancedMaterials,29(10),1606243.(4)[4]Chen,S.,Wang,J.,&Zhang,J.(2016).Nanomaterialsforenergystorage:areviewofrecentdevelopments.AdvancedEnergyMaterials,6(18),1502437.(5)[5]Li,Y.,Wang,Z.,&Chen,L.(2015).Areviewofthesynthesisandpropertiesofmetal-organicframeworksforgasstorageandseparation.ChemicalSocietyReviews,44(15),5545-5583.(6)[6]Zhang,Y.,Li,X.,&Wang,Z.(2017).Advancesinthepre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