AM:熔融金属辅助插层策略合成高相纯度、稳定性的过渡金属双卤化合物

雨辰

2020-07-08

层状过渡金属双卤化合物（TMD）的晶相直接决定了其材料性质。在TMDs中，最热力学稳定的相结构是半导体2H和亚稳态金属1T相。然而， 1T-TMD存在相纯度低和不稳定性等问题，这极大限制了其固有性质的利用，高纯度和高稳定性的1T-TMD的合成仍是一项较大的挑战。

有鉴于此，韩国蔚山国家科学技术研究所的Hyesung Park、Guntae Kim和Sang Kyu Kwak等人，通过熔融金属辅助插层（MMI）工艺制备了1T相TMD，该工艺同时提供了高相纯度、高产率和出色相稳定性。

本文要点

1）提出了一种熔融金属辅助插层(MMI)策略，利用熔融钾的毛细管作用以及MoS₂的电子亲和性和钾的电离电位之间的差异，简便而可扩展的合成了1T相二硫化钼(MoS₂)。高反应性的熔融钾金属很容易插入MoS₂中间层，从而引起从2H到1T晶体结构的有效相变。嵌入的钾和硫之间的离子键降低了1T相变的能垒，从而增强了1T晶相的相稳定性。该方法利用高反应性的熔融金属钾，不仅有效地嵌入到MoS₂中间层中，还可以掺杂MoS₂基面。

2）通过K-S离子键的电子转移调节了Mo中心的d轨道电子态，形成1T-MoS₂。得到的1T-MoS₂(MMI)的相纯度超过92%。此外，通过K-S离子键的抑制电子发射保证了Mo d轨道的高电子密度，从而赋予优良的热、光和长期稳定性。

3）除了高的相纯度和稳定性外，1T-MoS2 (MMI)在酸性和碱性电解液中的析氢反应(HER)性能比2H-MoS₂要好得多。另外，由于具有高的1T相稳定性，1T-MoS₂(MMI)表现出良好的稳定性。

参考文献：

Sanghyeon Park et al. Phase Engineering of Transition Metal Dichalcogenides with Unprecedentedly High Phase Purity, Stability, and Scalability via Molten‐Metal‐Assisted Intercalation. Advanced Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adma.202001889

https://doi.org/10.1002/adma.202001889