二维层状材料以其独特的物理化学性质成为材料研究的热点。一类特殊的2D分层材料是指根据环境变量表现出相变的材料。在这些材料中，过渡金属二硫化物（TMDs）因其独特的原子级厚度，直接能带隙，显着的自旋轨道耦合以及优异的电子和机械性能的组合而成为一种很有前途的替代材料，使其能够作为催化剂材料应用于基础研究。金属三卤磷系化合物(MPTs)作为另一种具有潜在催化功能的二维相变材料，由于其特殊的插层行为和电化学性能，作为锂电池的二次电极被广泛应用。二维TMD和MPT材料的制备已被广泛地应用于在原子尺度上工程它们的内在结构。

有鉴于此，深圳大学廖武刚教授等人，从原子和电子结构、制备方法到催化应用等方面对二维相变材料进行了探讨。测试了制备2D TMD和MPT材料的先进合成方法，并通过在它们的相变上施加应力研究了它们的性能。

本文要点

1）根据分层模式，将2D TMD的结构分为1T，1T’，2H和3R。同时，MPT的系统分为AFM，FM，FE和AFE。到目前为止，获得单层，无污染且具有表面活性的2D相变材料仍然是一个巨大的挑战，因此总结了原子层状二维相变材料的发展。考虑到层状材料的物理和化学性质，也阐述了它们的催化应用。

2）TMD材料通常具有共价键。相比之下，MPT材料具有较强的离子键。在本研究涉及的一组金属元素中，锰、铁和镍被探索得最多，具有令人兴奋的催化水分解性能。为了提高催化效率，已经采用了各种方法(例如掺杂和引入空位)。对于TMD，CVD是最有前途的制备方法，但是其困难之处在于需要精确的条件控制和优化（例如，前驱物设计，温度控制，气氛调节）。碱离子插层诱导TMDs相变已被广泛研究。诱导相变的这一过程是相对可控的并且是部分可逆的。然而，需要更多的理论和实验来了解插层诱导相变的机理和过程。应力法具有广阔的前景，并且可以通过温度调节相变的应力阈值。热处理不是一个好的相变策略。它不可避免地会引入缺陷，高温甚至会破坏材料的结构。此外，热处理温度的控制具有挑战性。

3）总而言之，TMD的制备策略主要包括以下三个挑战：i）相变通常是可逆的。金属相TMDs具有高导电性和丰富的反应位点，是一种优良的电催化剂。然而，金属相的TMDs通常处于亚稳结构，因此半导体相到金属相的相变一般是可逆的。ii）由于环境中氧气和水的影响，某些2D TMD不稳定。因此，应在一系列相变策略中考虑目标相产物的后续稳定性。iii）相纯度是材料催化性能的重要因素。

总之，该工作为探索上述2D TMD和MPT材料的催化应用提供指导。

参考文献：

Tingke Rao et al. Phase Transitions and Water Splitting Applications of 2D Transition Metal Dichalcogenides and Metal Phosphorous Trichalcogenides. Advanced Science, 2021.

DOI: 10.1002/advs.202002284

https://doi.org/10.1002/advs.202002284