WS2薄膜作為催化劑的應用

材料的內在屬性，如形態、晶體結構和比表面積決定了材料的光催化效率。由於獨特的帶隙特性、固有的空位缺陷和低導電性，WS₂薄膜可被用作電和光催化劑，它們已經被廣泛用於環境保護和清潔能源的產生。在納米尺度上，較高的比表面積提供了更多的活性中心，促進了光產生的電子-空穴對的電荷轉移。

WS₂的帶隙和半導體特性對於光催化來說是非常好的。特別是，剝離的WS₂納米片具有1.9 eV的帶隙和可見光下的寬吸收光譜，在幾個光反應中表現出良好的性能，包括染料和羅丹明B的降解、H₂的生產和硝基酚的還原。

然而，由於激子的快速重組，純WS₂薄膜材料的光催化活性非常弱，這阻礙了表面電荷轉移。因此，研究人員試圖通過將WS₂與其他物質複合來提高WS₂的催化活性。Xu等使用改進的液體剝離法來製備單層和雙層的半導體WS₂納米片。他們將WS₂和CdS以不同的品質比混合，形成WS₂/CdS混合體。

隨後，在以乳酸為電子供體的光催化劑制氫中，WS₂/CdS混合體系的H₂釋放率比純CdS高26倍，最佳光催化量子產率大於60%。Chen等製備了氧化石墨烯/WS₂納米片/鎂摻雜ZnO納米橋的三維複合材料（rGOWMZ）。研究人員優化了rGOWMZ的介面電荷轉移，這種3D複合材料具有有效的成分協同作用，導致光催化活性增強。

（圖片來源：Rosanna Mastria et al/Nature）

文章來源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化鎢的性能、製備和應用 - 綜述 [J]。應用物理學, 2021, 54(17): 173002.

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