2H相单层二硫化钨纳米片制备

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。

二硫化钨图片

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。自然界中大部分WS2是以2H稳定相存在的,1T和3R相属于亚稳态结构,在一定条件下可以转变为2H相。由于单层2H相的WS2已经失去了双分子层为最小重复单元的特性,因此也被称为1H相。在应用中,2H相单层二硫化钨纳米片展现出良好的半导体特性,被应于研究超级电容器、晶体管等半导体设备。2H相单层二硫化钨纳米片的制备方法包括以下步骤:

分别称取0.004mol的醋酸锂和0.002mol的硫代钨酸铵,在玛瑙研钵中混合研磨1h,将研磨后的混合物置于刚玉坩埚中,放置在管式炉中,通氩气保护,程序升温至200℃,保温10h,然后继续通氩气自然降温至室温,得到插锂的2H相硫化钨(Li2WS4)块体;将插锂的硫化钨块体置于盛有50mL去离子水的容器中,超声分散10min,分散后的悬浮液在转速为 1000r/min的离心机上离心分离沉淀;将去除沉淀后的悬浮液在转速为10000r/min的用离心机上分别用水和乙醇离心洗涤3次去除Li2S等可溶性杂质,将洗涤后的沉淀物超声分散在100mL无水乙醇中,其中2H相单层WS2的浓度约为0.8mg/mL,经原子力显微镜检测其厚度为0.80nm,X-光电子能谱显示为2H相。

通过上述方案所得到的2H相单层二硫化钨纳米片的厚度小于1nm,可用于超级电容器、液晶显示屏、光催化剂等半导体新材料的研究。

 

 

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