二维(2D)过渡金属双卤化物(TMDC)由于其卓越的性能已成为在纳米电子,催化,能量存储和环境相关领域中应用的理想平台。然而,利用现有的合成策略,低成本,批量生产高质量2D TMDC仍然是巨大的挑战。
有鉴于此,北京大学张艳锋教授等人,提出了一种可扩展的化学气相沉积(CVD)方法,通过使用自然丰富,水溶性和可回收的NaCl晶体粉末为模板,批量生产高质量的MoS2纳米片状粉末。
本文要点
1)NaCl被选作3D基材,因为它具有成本效益,可扩展性和良好的热稳定性(熔点〜801oC),因此能够批量生产具有较高结晶度的MoS2粉末。此外,NaCl的水溶性本质使得在CVD生长过程之后盐模板的去除变得容易。
2)已证实碱金属盐(例如NaCl和KCl)通过与前体形成活性中间体可以有效地促进CVD过程中TMDC的生长。因此,仅反应几分钟后即可获得大量高质量的MoS2纳米片,并且仅通过使用水溶液即可通过简单的无聚合物转移过程进行纯化。高质量的MoS2纳米片粉末是通过便捷的水溶解-过滤过程获得的,这是因为所生成的产品在水中的出色分散性。
3)2D MoS2纳米片的厚度可通过改变生长温度来调节。可批量生产的MoS2纳米片材可轻松用于能源和环境相关的应用,例如用于析氢反应(HER)的高性能电催化剂和用于有机染料的高效吸附剂。
总之,该工作应为在能源和环境相关领域中大规模生产和应用粉状TMDC奠定了基础。
参考文献:
Lijie Zhu et al. Scalable salt-templated directed synthesis of high-quality MoS2 nanosheets powders towards energetic and environmental applications. Nano Research, 2020.
DOI: 10.1007/s12274-020-2979-2
https://doi.org/10.1007/s12274-020-2979-2