第一作者：饒宇建
通訊作者：任元、陶立
通訊單位：東南大學 材料科學與工程學院
成果介紹
將介孔結構賦予過渡金屬硫族化合物（TMDs）可大幅提高其孔隙率、有效比表面積和暴露的活性位點數目，有望在基于界面反應的相關應用中獲得更優異的性能。然而，目前已經報道的如硬模板法（nanocasting）或熱輔助轉化（TAC）法仍存在著工藝繁瑣、環境不友好、對濕度敏感、介觀形貌差等問題。
有鑒于此，近日，東南大學任元副研究員和陶立教授（共同通訊作者）報道了一種通過直接有機-無機共組裝合成有序介孔過渡金屬硫族化合物材料的“一步法”策略。在DMF/H2O的雙溶劑體系中，以兩親性嵌段共聚物PEO-b-PS為有機模板劑，(NH4)2MoS4或(NH4)2WS4作為無機前驅體，通過溶劑揮發誘導自組裝和熱處理之后，得到了具有高度有序介觀結構、高結晶度骨架、高比表面積（44-91 m2/g）、大孔徑（15-21 nm）的有序介孔MoS2、WS2、MoS2/WS2半導體材料。得益于在三維連通的介觀孔道結構中的快速擴散效率和豐富的邊緣活性位點，基于介孔TMDs材料的半導體氣體傳感器在室溫下對NO2氣體具有優異的傳感性能，包括靈敏度高（S = 67 % @ 50 ppm）、響應速度快（6 s）、檢測限低（LOD = 12 ppb）以及超高的選擇性（SNO2/Sgas > 10）。這項工作為開發基于有序介孔TMDs材料的各種新型半導體材料鋪平了道路，在傳感、催化、能源存儲和轉化等多個領域表現出巨大的潛力。
圖文導讀
圖 1. 通過溶劑揮發誘導自組裝合成有序介孔過渡金屬硫族化合物的示意圖。
圖 2. 有序介孔TMDs材料的電鏡表征。
圖 3. 有序介孔TMDs材料的物相與結構表征。
圖 4. 共組裝法的普適性。
圖 5. 有序介孔MoS2在室溫下的氣體傳感性能。
圖 6. 氣體傳感機理研究。
本項目受到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、江蘇省重點研發計劃、中央高校基本科研業務經費、東南大學“至善青年學者”支持計劃的資助。
文章鏈接：Adv. Funct. Mater.2024, 2408426.
https://doi.org/10.1002/adfm.202408426
