第一作者:Lijie Zhu
通訊作者:張艷鋒
通訊單位:北京大學
二維材料學術QQ群:1049353403
二維(2D)過渡金屬雙鹵化物(TMDC)由于其卓越的性能已成為在納米電子,催化,能量存儲和環境相關領域中應用的理想平臺。然而,利用現有的合成策略,低成本,批量生產高質量2D TMDC仍然是巨大的挑戰。
有鑒于此,北京大學張艷鋒教授等人,提出了一種可擴展的化學氣相沉積(CVD)方法,通過使用自然豐富,水溶性和可回收的NaCl晶體粉末為模板,批量生產高質量的MoS2納米片狀粉末。
01. 為什么是NaCl
NaCl被選作3D基材,因為它具有成本效益,可擴展性和良好的熱穩定性(熔點?801oC),因此能夠批量生產具有較高結晶度的MoS2粉末。此外,NaCl的水溶性本質使得在CVD生長過程之后鹽模板的去除變得容易。
圖1. 鹽模板定向合成MoS2。
02. NaCl怎么起作用?
已證實堿金屬鹽(例如NaCl和KCl)通過與前體形成活性中間體可以有效地促進CVD過程中TMDC的生長。因此,僅反應幾分鐘后即可獲得大量高質量的MoS2納米片,并且僅通過使用水溶液即可通過簡單的無聚合物轉移過程進行純化。高質量的MoS2納米片粉末是通過便捷的水溶解-過濾過程獲得的,這是因為所生成的產品在水中的出色分散性。
圖2. 高質量MoS2納米片的可控厚度生長。
03. 有用嗎?
2D MoS2納米片的厚度可通過改變生長溫度來調節。可批量生產的MoS2納米片材可輕松用于能源和環境相關的應用,例如用于析氫反應(HER)的高性能電催化劑和用于有機染料的高效吸附劑。
圖3. 析氫反應和有機染料的高效吸附劑應用。
總之,該工作應為在能源和環境相關領域中大規模生產和應用粉狀TMDC奠定了基礎。