霸气！18种纳米片一网打尽，这个合成方法真的超赞！

雨辰

2020-09-14

第一作者： Liangzhu Zhang

通讯作者：Dan Liu、Weiwei Lei

通讯单位：迪肯大学

本文亮点：

1）发展了一种具有高产率的制备TMDs纳米片策略

2）该策略可拓展到至少18种TMDs纳米片合成体系

过渡金属二硫化物（TMDs）纳米片具有独特的电子结构，赋予其许多优异的物理和化学性质的，无论是基础研究还是应用研究，科学家们都很产生了极大的兴趣。

为了充分挖掘这些材料的潜力，首先，我们需要实现各种各样TMDs的大批量的通用制备方法。

有鉴于此，迪肯大学Dan Liu和Weiwei Lei等人开发了一种具有高产率、普适性和可重复的固相剥离制备TMDs纳米片策略。

 图1. 制备原理和实物照片。

要点1：制备策略

受熔融盐合成方法的启发，研究人员使用从块状晶体(C‐MX₂)粉体作为起始原料，熔融盐LiOH-H₂O为生长促进剂，采用固相反应实现了克级TMDs层状材料的高产率合成。

根据已有实验结果，该方法适用于至少18种MX₂ (M = Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、X = Te、Se、S)纳米薄片的制备。

图2. 电镜和AFM表征。

要点2：合成原理

固相分离效率的提高，主要得益于层间范德华力的减弱和裂纹的形成。尿素分子的插入减少剥落所需的能量。

SPE工艺不需要使用毒性有机溶剂，如二甲基亚砜(DMSO)，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N-甲基2-吡咯烷酮(NMP)。此外，剥离的纳米片既可以以粉末形式存储，也可以以各种不同浓度分散在水中，以便用于薄膜和器件制造。

 图3. 材料表征。

要点3：性能测试

为了证明所制备的TMDs纳米片在储能领域的应用前景，研究人员将MoSe₂纳米片用于微型超级电容器（MSC）的电极材料制作。制成的MoSe₂ MSC表现出超高的电化学响应，弛豫时间最小为0.012 s，在5 mV s^-1时的体积电容为114 mF cm^-3。

 图4. 性能测试。

小结

总之，这项研究为普适性、大批量制备TMDs二维纳米片提供了新的思路，将有力地推动TMDs二维纳米片的应用研究。

参考文献：

Liangzhu Zhang et al. Solid Phase Exfoliation for Producing Dispersible Transition Metal Dichalcogenides Nanosheets. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202004139

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004139