1T相单层二硫化钨纳米片

二硫化钨与二硫化钼结构相同,都是典型三明治层状结构,由于其层间相对较弱的范德华力,也可以剥离成单层或少层数的纳米片,被认为是另外一种相当重要的二维纳米片材料,具有独特的物理、化学和电学特性。

近来,有关于二硫化钨的研究越来越多,一般认为,二硫化钨存在三种相态,即1T、2H和3R相,其中,1T相是WS2以一个S-W-S单分子层作为最小重复单元堆叠,而2H和3R 相是以两个和三个S-W-S单分子层作为最小重复单元堆叠。不同的相态的WS2材料所呈现的物理化学特性也不尽相同。例如,2H态材料展现半导体特性,而1T态的WS2材料则呈现出金属特性。

1T相单层二硫化钨纳米片图片

科研人员认为,一般的化学、物理法难以制备出纯单层结构的WS2纳米材料,尤其是单一指定相态的1T相单层二硫化钨纳米片的制备,大部分仍存在于实验室中。近来,有研究人员提出一种1T相单层二硫化钨纳米片的制备方法,其制备过程包括:

(1)将硫代钨酸铵和锂盐化合物按1:2摩尔比混合研磨,研磨后的混合物在惰性气体保护下于800-1300℃保温1-10h,冷却至室温得到插锂的1T相硫化钨块体;

(2)将插锂的1T相硫化钨块体直接置于去离子水中,辅助超声水解剥离5-30min, 再将得到的悬浮液置于离心机中,经离心分离去除未剥离的沉淀物后得到1T相单层WS2纳米片悬浮液;

(3)将1T相单层二硫化钨纳米片悬浮液在离心机上分别用水和乙醇离心洗涤去除可溶性杂质,最后将沉淀物1T相单层WS2纳米片分散于小分子溶剂中保存,该1T相单层WS2纳米片的厚度小于1nm。

上述工艺的工作原理是以硫代钨酸铵和锂盐化合物为原料,在一定温度下热处理得到1T相的插锂Li2WS2块体,插锂Li2WS2块体在去离子水中水解自行剥离得到1T相单层二硫化钨纳米片,这种目标材料可以在水、乙醇等小分子溶剂中稳定存在,厚度小于1nm,可以应用在光析氢、电催化和储能等领域。

 

 

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