二硫化鎢納米材料常見形式:納米片

納米片是二硫化鎢納米材料最常見的形式,主要的可控合成策略可以分為兩類:自上而下和自下而上法。自上而下法可以以較低的成本生產少量或單層的樣品,這對基礎研究非常有利。在自上而下法中,通過Scotch膠帶進行機械剝離是最簡單的方法,通過Scotch膠帶剝離的WS2只有幾層或單層。

然而,大規模生產具有極大的挑戰性,產量也非常有限。此外,WS2可以在液相中剝離,這需要超聲波或離子插層的輔助:超聲處理通常會導致具有幾百納米大尺寸的晶體片。因此,一個更可行的方法是使用離子插層到WS2原子層中來分離片狀物。

在玻璃碳電極上記錄的WS2-RGO混合納米片的極化曲線和相應的Tafel圖片

對於上述產量和尺寸的限制,報導了幾種自下而上策略的技術,從WS2的成分元素中盯住,在一個給定的基底上可控地製造納米片。大多數建議的工藝是利用蒸氣形式的前體,並通超載氣在基底上傳輸選定的物種。

化學氣相沉積(CVD)是一種廣泛用於製備WS2納米片的技術,它一般使用WO3作為W源,使用S粉或H2S作為S源。例如,Hu等人通過傳統的低壓CVD方法在SiO2/Si襯底上製備WS2,並提出了相應的生長機制。

此外,原子層沉積(ALD)是一種改良的CVD技術,其中兩種前驅體在生長室中分別設置,其主要優點是通過改變ALD的迴圈次數來實現WS2的厚度可控。ALD仍然沒有廣泛地應用於製造WS2納米片,主要是由於缺乏合適的ALD化學反應。

由於平面納米S-W-S片的不穩定性,在層的邊緣有大量的懸空鍵,通過特定的製備方法形成了IF-WS2和NT-WS2等封閉結構。生產IF-WS2納米顆粒和NT-WS2的製備方法大致分為兩組:(1)遠離平衡的過程,如電弧放電、電子束輻照和鐳射燒蝕;(2)接近平衡的化學方法,如化學氣固反應。

在WS2納米片的存在下對甲基橙溶液進行光催化降解的圖片

文章來源:Sun, CB., Zhong, YW., Fu, WJ. et al. 二硫化鎢納米材料用於能源轉換和儲存。Tungsten 2,109-133(2020)。

 

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