南洋理工大學Nat. Chem. ：高純相1T′-MoS2晶體相和1T′-MoSe2層狀晶體相

【引言】

晶體相合成的無機材料具有理想的晶體結構，能夠顯著影響材料的物理化學性能。第四主族的過渡金屬硫化物具有獨特的性能。八面體的1 T相具有金屬特性，三角棱柱狀的2 H相具有典型的半導體性能。其中1 T相比2 H相具有更好的催化性能。因此，本文提供了一種簡單的制備1T′-MoX₂晶體相的方法。其中1T′-MoS₂晶體相到2H-MoS₂的轉變，通過退火和激光誘導被研究。研究發現1T′-MoS₂晶體具有更好的催化性能。

【成果簡介】

近日，新加坡南洋理工大學的張華（通訊作者）等人，研究發現，相的準確控制對于無機材料的精準制備方法，具有重要意義。相的結構類型對于材料的導電性和化學穩定性具有重要意義。在第四主族的過渡金屬硫化物中相的準確控制一直具有很高的挑戰性，例如過渡金屬Mo和W，硫族的S、Se和Te元素，他們除了良好的半導體性能，還具有較高的電催化性能。因此本文獲得了一種大量制備微米尺寸層狀的高純1T′-MoX₂(X?=?S, Se)晶體相。本文中發現1T′-MoS₂晶體相具有扭曲的八面體結構，并且可以通過退火或者激光輻射轉變成2H-MoS₂相。電化學測試顯示，在酸性介質中，1T′-MoS₂基面比2H-MoS₂相具有更高的電催化產氫效率。相關成果以“High phase-purity 1T′-MoS₂- and 1T′-MoSe₂-layered crystals”為題發表在Nature Chemistry上。

【圖文導讀】

圖1 MoS₂的晶體結構

（a）2H和1T′-MoS₂的結構示意圖；

（b）1T′-MoS₂相的SEM圖像；

（c）單層1T′-MoS₂相的STEM圖像及其傅里葉變換圖；

（d）2H和1T′-MoS₂晶體相的XRD圖譜；

（e）2H和1T′-MoS₂晶體相的（002）峰的XRD圖譜放大圖。

圖2 2H和1T′-MoS₂晶體相的結構特點

（a）1T′-MoS₂晶體相的TG-DSC曲線；

（b）1T′-MoS₂和2H-MoS₂晶體相中Mo 3d的XPS光譜；

（c）1T′-MoS₂和2H-MoS₂晶體相的拉曼光譜；

（d）1T′-MoS₂和2H-MoS₂晶體相的PL光譜。

圖3 激光誘導1T′-MoS₂向2H-MoS₂晶體相轉變

（a）激光誘導之前，層狀1T′-MoS₂相的振動模型的拉曼光譜；

（b）激光誘導之后，兩白點線圈區域的層狀1T′-MoS₂相的J₁振動模型的拉曼光譜；

（c）是（b）樣品的激光誘導之前，層狀1T′-MoS₂相的J₁振動模型的拉曼光譜；

（d）是（b）樣品中綠色虛線區域的PL圖譜（580-755nm）；

（e）是（c）中紅色圈內的，激光誘導區域的拉曼光譜；

（f）是（d）中黑色線圈內，激光誘導區域的PL光譜。

圖4 不同相組成微電池的析氫測量方法

（a）EM-1，EM-2和EM-3型的 3種微電池的組裝示意圖；

（b）微電池上電催化產氫的測量方法示意圖；

（c）微電池上電催化產氫的測量方法的光學圖像；

（d）EM-1，EM-2和EM-3型微電池的極化曲線，插入圖為EM-1型的光學照片；

（e）是（d）中，極化曲線中的Tafel點區域。

【小結】

本文報道了一種簡單易行的方法，可以用來制備1T′-MoX₂（X=S，Se）晶體相。扭曲的八面體結構的1T′-MoX₂晶體相，通過STEM、XPS、XAFS和拉曼光譜確定。激光誘導和退火可以促使1T′-MoS₂晶體相轉變成2H-MoS₂晶體相。本文采用3種電化學微電池，用來測量電催化產氫的方法。其中1T′-MoS₂相基體面，具有很好的電催化性能。在相對氫電壓400 mV，電流密度為607 mA·cm^-2，開始過電壓為65 mV，這是MoS₂相中最好的催化劑。相對于2H-MoS₂相，1T′-MoS₂相基體面和更好的電荷傳輸能力、優異的產氫性能和高的催化性能。本文發現一種新穎的、制備亞穩金屬相TMDs，可以用來探索晶體相的性能和其在電化學裝置和催化性能等的應用。

文獻鏈接：High phase-purity 1T′-MoS2- and 1T′-MoSe2-layered crystals（Nature Chemistry, 2018, DOI: 10.1038/s41557-018-0035-6）。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

材料牛專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷！