二硫化钨纳米材料常见形式:纳米片

纳米片是二硫化钨纳米材料最常见的形式,主要的可控合成策略可以分为两类:自上而下和自下而上法。自上而下法可以以较低的成本生产少量或单层的样品,这对基础研究非常有利。在自上而下法中,通过Scotch胶带进行机械剥离是最简单的方法,通过Scotch胶带剥离的WS2只有几层或单层。

然而,大规模生产具有极大的挑战性,产量也非常有限。此外,WS2可以在液相中剥离,这需要超声波或离子插层的辅助:超声处理通常会导致具有几百纳米大尺寸的晶体片。因此,一个更可行的方法是使用离子插层到WS2原子层中来分离片状物。

在玻璃碳电极上记录的WS2-RGO混合纳米片的极化曲线和相应的Tafel图片

对于上述产量和尺寸的限制,报道了几种自下而上策略的技术,从WS2的成分元素中盯住,在一个给定的基底上可控地制造纳米片。大多数建议的工艺是利用蒸气形式的前体,并通过载气在基底上传输选定的物种。

化学气相沉积(CVD)是一种广泛用于制备WS2纳米片的技术,它一般使用WO3作为W源,使用S粉或H2S作为S源。例如,Hu等人通过传统的低压CVD方法在SiO2/Si衬底上制备WS2,并提出了相应的生长机制。

此外,原子层沉积(ALD)是一种改良的CVD技术,其中两种前驱体在生长室中分别设置,其主要优点是通过改变ALD的循环次数来实现WS2的厚度可控。ALD仍然没有广泛地应用于制造WS2纳米片,主要是由于缺乏合适的ALD化学反应。

由于平面纳米S-W-S片的不稳定性,在层的边缘有大量的悬空键,通过特定的制备方法形成了IF-WS2和NT-WS2等封闭结构。生产IF-WS2纳米颗粒和NT-WS2的制备方法大致分为两组:(1)远离平衡的过程,如电弧放电、电子束辐照和激光烧蚀;(2)接近平衡的化学方法,如化学气固反应。

在WS2纳米片的存在下对甲基橙溶液进行光催化降解的图片

文章来源:Sun, CB., Zhong, YW., Fu, WJ. et al. 二硫化钨纳米材料用于能源转换和储存。Tungsten 2,109-133(2020)。

 

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