分子薄的二维（2D）半导体由于具有层数依赖的量子效应和较高的电荷分离效率而成为非常具有应用前景的光催化剂。然而，这种二维纳米材料的尺寸，结晶度和光催化活性之间的相关性仍不清楚。

有鉴于此，日本National Institute for Materials Science(NIMS)研究所的Takaaki Taniguchi等人，采用Ag光还原技术和显微分析相结合的方法，对模型催化剂MoS₂的光催化活性进行了空间解析。

本文要点

1）证明了光还原技术对于可视化MoS₂表面上的光催化活性是有效的。重要的是，揭示了在MoS₂上进行Ag光沉积的Ag的单层选择性行为，在先前对2D纳米材料的光催化研究中并未发现这种单层选择性活化。

2）通过空间分辨分析技术和输运测量，进一步研究了2D活性位点以及活化和失活机制。发现只有单层（1L）-MoS₂对Ag光还原反应具有活性。1L-MoS₂的光催化活性通过源自MoS₂/SiO₂界面的内置电场来增强，而不是通过1L-MoS₂的比表面结构和量子电子态来增强。

3）此外，观察到在三角形的1L-MoS2晶体上，光催化活性位点呈几何分布，其中Ag颗粒优先沉积在三角形颗粒的最外锯齿形边缘和缺陷的内部。光催化活性和电子迁移率随Mo(VI)的形成而降低，说明Mo(VI)抑制了光电子向还原位点的平面内扩散。

总之，该工作揭示了分子薄二维半导体的单层选择性，活化和失活机理，为设计二维纳米光催化剂提供了新的见解，为揭示二维纳米材料潜在的光催化活性提供了一种设计策略。

参考文献：

Takaaki Taniguchi et al. On/Off Boundary of Photocatalytic Activity between Single- and Bilayer MoS₂. ACS Nano, 2020.

DOI: 10.1021/acsnano.9b09253

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09253