單層2H相二硫化鎢/石墨烯複合材料

二硫化鎢是典型三明治層狀結構，由於其層間相對較弱的范德華力，也可以剝離成單層或少層數的納米片，被認為是石墨烯之外另外一種相當重要的二維納米片材料，具有獨特的物理、化學和電學特性。

二硫化鎢存在三種相態，即1T、2H和3R相，其中，1T相是WS₂以一個S-W-S單分子層作為最小重複單元堆疊，而2H和3R 相是以兩個和三個S-W-S單分子層作為最小重複單元堆疊。自然界中大部分WS₂是以2H穩定相存在的，1T和3R相屬於亞穩態結構，在一定條件下可以轉變為2H相。不同的相態的WS₂材料所呈現的物理化學特性也不盡相同。

目前美國有關於單層二硫化鎢的相關報導較多，已有科研團隊利用單層二硫化鎢生產超級電容器的報導，而相對的，國內公開的文獻資料幾乎未見有單層二硫化鎢的相關報導，在研究中，WS₂納米片在實際應用研究過程中，常與無定型碳、碳納米管、碳纖維以及石墨烯等碳材料複合，以增加其導電性能。例如本文所介紹的二硫化鎢與石墨烯複合材料。

製備單層2H相二硫化鎢/石墨烯複合材料，是以硫代鎢酸銨和鋰鹽化合物為原料，在一定溫度下熱處理得到2H相的插鋰Li₂WS₂塊體，插鋰Li₂WS₂塊體在去離子水中水解自行剝離，再與添加的氧化石墨烯自組裝成單層2H相二硫化鎢/石墨烯複合材料，其過程包括：

（1）將硫代鎢酸銨和鋰鹽化合物按1:2摩爾比混合研磨，研磨後的混合物在惰性氣體保 護下於200-600℃保溫1-10h，冷卻至室溫得到插鋰的2H相硫化鎢塊體；

（2）將插鋰的2H相硫化鎢塊體直接置於去離子水中，輔助超聲水解剝離5-30min，再將 得到的懸浮液置於離心機中，經離心分離去除未剝離的沉澱物後得到單層2H相WS₂納米片懸浮液；

（3）將氧化石墨烯加入到2H相單層WS₂納米片懸浮液中，超聲分散5-10min，然後加入水 合肼繼續超聲0.5-2h得到單層2H相WS₂/石墨烯懸浮液；

（4）將得到的單層2H相二硫化鎢/石墨烯懸浮液在離心機上分別用水和乙醇離心洗滌去除可 溶性雜質，最後將沉澱物單層2H相二硫化鎢/石墨烯複合材料分散于小分子溶劑中保存，其中單層2H相WS₂納米片的厚度小於1nm。

將單層二硫化鎢和石墨烯複合優點在於其相對於石墨烯單體，其導電性能大幅提升，而且也很大程度上消除石墨烯零帶隙的缺點，所以，2H相二硫化鎢/石墨烯複合材料可以用於單層硫化鎢在光析氫、電催化和儲能等領域的研究。

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