二维过渡金属硫族化合物纳米结构的制备与性能研究

摘要层状过渡金属二硫族化合物是一种由过渡金属原子和硫族原子形成的具有类石墨烯结构的准二维材料。

其中，2H相的层状过渡金属二硫化物是学术研究的热潮，其结构特点是由过渡金属和硫族元素各自组成的两种六边形格子套构而成，最终共价地形成了两层硫族元素夹一层过渡金属的三明治结构，具有六方对称性。

研究表明，与零禁带宽度的石墨烯不同，许多典型的二维过渡金属二硫族化合物具有一个1.5-2.7eV的禁带宽度，因此在电子器件和光致发光方面都具有重要的应用前景。

在本文中，我们将以典型的2H相层状二硫化物MoS2和WS2作为研究对象，利用化学气相沉积生长方法制备薄层MoS2和WS2，并利用金刚石对顶砧高压技术分别对体材料和单层MoS2及WS2的晶格结构和激子发光特性进行调制，探讨压力调控下结构和发光性质的变化，主要获得以下三个方面的实验结果：（1）使用化学气相沉积方法时，过渡金属三氧化物相对于硫的局部蒸汽分压大小对外延生长十分重要。

高温会破坏成核反应和外延生长。

α-蓝宝石界面与2H过渡金属二硫族化合物晶体结构接近，有利于成核和外延生长。

氢气有助于还原过渡金属三氧化物，增大薄层的外延生长面积。

（2）体相MoS2在高压下出现平面内E2g2振动模式劈裂，表征体材料发生层间滑移，对应2Hc到2Ha的一级相变。

在氧化硅片基底上，单层MoS2在高压下出现平面内振动E’和平面外振动A1’ 模式的劈裂，单层WS2出现非拉曼活性的平面外振动B模式，并且与A1’模式一样发生劈裂，证明单层内晶格发生扭曲。

在金刚石砧面上，单层WS2无模式劈裂，表征晶体结构扭曲来自基底形变。

（3）单层MoS2和WS2的1s态A激子荧光在压力下蓝移，发光强度变弱。

根据单层WS2的高压吸收光谱分析得到高压下光学带隙变大，自旋轨道耦合相互作用几乎不变。

结合其荧光峰强度和吸收强度变化分析，得到高压下库伦作用加强，出现中性到负电激子的转化机制。

关键词：化学气相沉积，高压物理，拉曼散射光谱，荧光及吸收光谱，激子，二硫化钼，二硫化钨。

二维MoS2纳米材料的制备及在光催化中的应用进展许颖;卜修明;王朋朋;王丁;王现英【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2015(34)9【摘要】二硫化钼（MoS 2）是一种类石墨烯过渡金属二硫化物。

单层MoS 2凭借其超薄的层状结构和适宜的禁带宽度（1.9 eV），在纳米电子学，光电子学和微纳器件等领域备受关注。

此外，凭借丰富的边缘结构、巨大的比表面积、良好的化学稳定性和可调控禁带宽度，二维MoS 2逐渐成为新型光催化材料的研究热点。

综合近年来国内外关于二维MoS 2在光催化领域的研究成果，详细归纳并梳理了二维MoS 2的结构、性能及制备方法。

特别关注了二维MoS 2与其他半导体材料结合形成二元或三元光催化复合体系在光催化水解制氢和光催化降解有机污染物两方面的最新研究进展。

最后，对二维MoS 2在光催化领域的研究前景进行了展望。

%Molybdenum disulfide (MoS 2 ) is a graphene-like transition metal dichalcogenides with an ultrathin layered structure and an appreciable band gap of 1.9 eV in its monolayer regime. MoS 2 has good potential applications in nanoelectronics, optoelectronics and flexible devices. Furthermore, 2-D MoS 2 is more and more popular in photocatalytic research because of its excellent abundant margin structure and large surface area. In this review, an overview to the structure and properties, synthetic methods, and applications in photocatalysis was provided. Furthermore, special attentions to the composite of 2-D MoS2 and other semiconductors, and they used as photocatalysts in the photocatalytichydrogen production and photocatalytic degradation of dyes were payed. In the last, the existing two-dimensional MoS2 application and photocatalyst problems and possible solutions was put forward, and the future of 2-D MoS 2 in the field of photocatalysis was looked ahead.【总页数】6页(P7-12)【作者】许颖;卜修明;王朋朋;王丁;王现英【作者单位】上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093;上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093;上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093;上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093;上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TB383【相关文献】1.二维纳米材料MoS2/WS2的类氧化酶活性比较及在抗菌中的应用 [J], 宋欣;方舸;田欣2.MoS2/GO-g-C3N4-ZnO三元复合纳米材料的制备及可见光光催化性能研究[J], 王宁; 马春雨; 胡金娟; 王佳琳; 秦福文; 张庆瑜3.新型二维纳米材料MXene的制备及在储能领域的应用进展 [J], 党阿磊; 方成林; 赵曌; 赵廷凯; 李铁虎; 李昊4.二维层状纳米材料MXenes的制备方法及其在光催化领域中的应用 [J], 常春;黄心悦;王琼5.二维层状纳米材料MXenes的制备方法及其在光催化领域中的应用 [J], 常春;黄心悦;王琼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

二维过渡金属化合物结构二维过渡金属化合物结构是一种具有特殊性质的材料，其结构由二维层状结构单元组成。

这种结构具有高度的可调性和可控性，因此在许多领域中都有广泛的应用。

二维过渡金属化合物结构的基本结构单元是由过渡金属原子和非金属原子组成的层状结构。

这些层状结构可以通过不同的方法进行组合，形成不同的结构类型。

例如，石墨烯就是一种由碳原子组成的二维层状结构，而二硫化钼则是由钼和硫原子组成的二维层状结构。

二维过渡金属化合物结构具有许多独特的性质。

首先，它们具有高度的可调性和可控性。

由于这些结构单元之间的相互作用可以通过不同的方法进行调节，因此可以通过调节这些结构单元之间的相互作用来控制材料的性质。

其次，二维过渡金属化合物结构具有优异的电学、光学和磁学性质。

这些性质使得它们在电子器件、光电器件和磁性材料等领域中有广泛的应用。

在电子器件方面，二维过渡金属化合物结构可以用作晶体管、电容器和电阻器等元件。

由于这些结构具有优异的电学性质，因此可以用来制造高性能的电子器件。

在光电器件方面，二维过渡金属化合物结构可以用作太阳能电池、光电探测器和光学调制器等元件。

由于这些结构具有优异的光学性质，因此可以用来制造高效的光电器件。

在磁性材料方面，二维过渡金属化合物结构可以用作磁性存储器、磁性传感器和磁性材料等元件。

由于这些结构具有优异的磁学性质，因此可以用来制造高性能的磁性材料。

总之，二维过渡金属化合物结构是一种具有特殊性质的材料，其结构由二维层状结构单元组成。

这种结构具有高度的可调性和可控性，因此在许多领域中都有广泛的应用。

在未来，随着对这种材料的研究不断深入，相信它们将会在更多的领域中发挥重要的作用。

二维材料制备与性质（过渡金属硫族化合物）
制备过渡金属硫族化合物分为块体单晶制备，薄膜制备以及纳米结构制备，其中单晶制备一般采用气相传输法和助熔剂法，气相传输一般使用碘单质或者溴单质作为传输介质，需要控制温度梯度来使过饱和蒸气结晶，助熔剂法采用的助溶剂比较多样，过渡金属碲化物一般采用碲作为自助熔剂。

薄膜制备一般采用化学气相沉积法，机械剥离法，脉冲激光沉积以及分子束外延的方法生长少层或者单层的TMDs，化学气相沉积法一般讲蒸发源中的硫族元素加热到熔点以上，金属氧化物源和卤化物盐共热以增加其蒸发速率。

机械剥离法一般由块状单晶通过胶带等剥离成单层或少层。

纳米结构的TMDs的制备一般采用超声剥离法以及溶剂热法，前者一般采用脱氧胆酸钠或者萘基钠作为表面活性剂以及插层的物质。

后者一般采用油酸等作为反应介质，辅以加热的手段。

TMDs在许多方面有应用，例如在纳米电子器件上如晶体管，光电探测器以及存储单元上等等，在电化学方面有较好的电催化活性，并且造价较低。

某些TMD具有超导电性，金属绝缘体相变以及电荷密度波例如TaS2，NbSe2等。

许多TMD具有半导体的性质，有一定的带隙，促进了其在电子器件上的应用，有些TMD还具有巨磁阻效应，例如WTe2等。

二维过渡金属材料MXene的热电性能研究二维过渡金属材料MXene的热电性能研究简介：二维过渡金属材料是一类近年来备受研究关注的新型材料，其具有高表面积、优良的电导性和机械性能，因而具有很大的应用潜力。

其中，MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物材料，由过渡金属离子和碳离子组成，其独特的结构和性质赋予其广泛的应用前景。

本文将重点研究MXene材料的热电性能，并探讨其在能源转换和热管理等领域的应用潜力。

一、MXene材料的制备与结构MXene是通过化学剥离法制备而来，首先选择一种具有亲水性的MAX相过渡金属碳化物作为前驱体，将其与强氧化剂HF和HClO4等反应，得到可容易分散的MXene纳米片。

MXene的结构呈现出具有很高的表面积和丰富的表面官能团的特点，其可通过相应的处理和修饰来实现对电导性能和生物相容性等性质的调控。

二、MXene材料的电导性能MXene具有优良的电导性能，其导电性能主要源于其独特的结构和强的相互作用效应。

MXene材料具有大量的导电通道，可以有效地传导电荷，同时也对电荷的迁移和储存起到重要的促进作用。

此外，MXene材料还具有较好的载流子迁移率和低电阻率，这使其在电子器件领域有着广泛的应用前景。

三、MXene材料的热导性能除了电导性能外，MXene材料还具有良好的热导性能。

由于其二维层状结构，MXene材料的热传导途径被限制在平面方向上，其热导率通常较低。

然而，MXene材料的热导率可以通过外界调控和改性来实现。

例如，通过对MXene材料进行氧化、掺杂、合金化等处理，可以显著提高其热导率，从而满足不同应用中的热管理需求。

四、MXene材料的热电耦合性能MXene材料具有出色的热电耦合性能，可将热能转化为电能或将电能转化为热能。

其中，Peltier效应用于将电能转化为热能，通过将MXene材料与热源和冷源相接触，可以实现冷却或加热。

而Seebeck效应则用于将热能转化为电能，在温度梯度存在的情况下，MXene材料会产生电压差，从而驱动电荷运动，实现能量转换。

二维二硫化钼纳米薄膜材料的研究进展李瑞东;张浩;潘志伟;白志英;孙俊杰;邓金祥;王建鹏【摘要】作为过渡金属硫族化合物,二硫化钼具有可调带隙的二维层状材料,其特有的性质引起科研工作者的广泛关注,在光电子领域有着广阔的应用前景.文章介绍了二硫化钼的结构及其性质,以及常见的制备二硫化钼纳米薄膜的方法.给出了表征二硫化钼纳米薄膜的常见手段.%As transition metal dichalcogenides , MoS2is two-dimensional layered material with tunable band gap .Its unique nature has attracted the attention of researchers and it has a wide application prospect in the field of optoe -lectronics.The structure and property of molybdenum disulfide were introduced , and the common methods for pre-paring molybdenum disulfide nano-films werepresented .Meanwhile,the common methods of characterizing molyb-denum disulfide nano-films were given.【期刊名称】《中国钼业》【年(卷),期】2018(042)003【总页数】5页(P6-10)【关键词】二硫化钼;结构和性质;材料制备;薄膜表征【作者】李瑞东;张浩;潘志伟;白志英;孙俊杰;邓金祥;王建鹏【作者单位】北京工业大学,北京100124;防灾科技学院,河北三河065201;北京工业大学,北京100124;北京工业大学,北京100124;北京工业大学,北京100124;北京工业大学,北京100124;北京工业大学,北京100124;河北省地矿局第七地质大队,河北三河065201【正文语种】中文【中图分类】TF125.2+410 引言二维材料是指由单原子层或少数原子层构成的晶体材料，其概念可以追溯到十九世纪初期。

过渡金属硫化物的优点
过渡金属硫化物的优点：过渡金属硫化物（TMDCs）是一种二维材料，其结构特殊，具有优异的机械性能、电学性能、光学性能等，并且能耗低，在纳米电子器件、光电子器件、柔性电子器件、电化学储能等领域具有广阔应用前景，成为全球材料科学界研究的热点之一。

过渡金属硫化物属于新材料，行业技术壁垒高。

过渡金属硫化物（TMDCs）中的M是指过渡金属元素，如钼Mo、钨W、钛Ti、铼Re、铌Nb等，X是指硫族元素，如硫S、硒Se、碲Te 等。

主要过渡金属硫化物有二硫化钼MoS2、二硫化钨WS2、二硫化铼ReS2、二硒化钛TiSe2、二硒化铌NbSe2、二硒化铼ReSe2等。

过渡金属硫化物研究历史悠久，早在20世纪20年代已经开始起步，80年代单层二硫化钼MoS2首次被合成。

现阶段，过渡金属硫化物制备工艺主要包括间接法与直接法两大类。

间接法又包括机械剥离法、液相剥离法两种，直接法又包括分子束外延法（MBE）、化学气相沉积法（CVD）、有机金属化学气相沉积法（MOCVD）三种。

其中，机械剥离法制备的产品面积较小，MBE法制得的产品电学性能较差，CVD法制得的产品厚度控制难度较大。

1。

二维过渡金属硫族化合物中的缺陷和相关载流子动力学的研究进展二维过渡金属硫族化合物（TMDs）由过渡金属与硫族元素组成的层状结构材料，具有许多独特的电学、光学和催化性能。

在TMDs中，缺陷是不可避免的，并且对它们的载流子动力学有着重要的影响。

近年来，对TMDs中缺陷的研究逐渐增多，并取得了一些重要进展。

首先，研究人员对TMDs中常见的缺陷进行了系统的分类和研究。

根据形成机制和性质，TMDs的缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括硫空位、过渡金属空位、杂质原子等，这些缺陷会导致能带结构的改变和局域态的形成。

线缺陷包括范德华断裂和排列缺陷等，研究发现这些缺陷可以显著影响电子传输。

面缺陷主要包括晶格缺陷和边缘缺陷，这些缺陷对催化性能和电子传导性能有重要影响。

其次，研究人员发现TMDs中的缺陷可以显著改变其载流子动力学。

在TMDs中，点缺陷可以作为电子或空穴的捕获和散射中心，影响载流子的迁移率和寿命。

一些研究表明，在TMDs中引入硫空位和过渡金属空位可以显著增强材料的电导率。

线缺陷可以形成局域态，使得TMDs具有局域载流子态和增强的电子-声子耦合。

面缺陷可以显著改变TMDs的催化性能，对催化反应的动力学过程产生影响。

最近还发展了一些新的技术来研究TMDs中缺陷的影响。

例如，通过电子自旋共振技术可以直接观察到TMDs中的单个缺陷，并研究其对载流子动力学的影响。

通过将TMDs与其他材料（例如有机分子和金属纳米颗粒）复合，可以调控TMDs中缺陷的类型和浓度，并进一步研究缺陷对材料性能的影响。

综上所述，二维过渡金属硫族化合物中缺陷的研究已经取得了一些重要进展。

研究人员对TMDs中常见缺陷的分类和特性进行了深入研究，发现缺陷可以显著改变TMDs的载流子动力学。

新的技术也为研究TMDs中缺陷的影响提供了新的手段。

未来，我们有望通过进一步的研究，深入理解TMDs中缺陷对其性能的影响，并为二维材料的应用提供新的思路和方法。

过渡金属硫族化合物过渡金属硫族化合物（transition metal dichalcogenides，简写为TMDs）是一种二元层状化合物，层与层之间通过范德瓦耳斯力结合其他，具有与石墨烯相似的六方晶格结构与广阔的光电性质，达到原子级厚的时候表现出强烈的量子限域效应，转变为一种二维材料1谷电子学1.1什么是能谷？在石墨烯的研究中，石墨烯的能带结构和能谷特性是重要研究对象之一。

石墨烯具有六方晶格结构，其对应的布里渊区也是六方结构。

石墨烯的六方晶格对应A、B两套子晶格，一个六方晶格里面有A、B两种碳原子，对应到布里渊区也具有两种不同的边界点（俗称K点），一般称为K点和K’（-K）点。

再分析石墨烯的能带结构。

通过对狄拉克方程计算，可以发现石墨烯的价带和导带的极值点（俗称能谷）都在K点，因此石墨烯的能谷也称为K谷。

同时在K点附近的色散关系是线性的，形成狄拉克点，附近的锥形就是狄拉克锥。

这个狄拉克锥很神奇，因为它的导带的极小值点和价带的极大值点刚好接触但是又不重合，电子在这种能带结构上静止质量为0，就像是光子一样。

石墨烯特殊的能谷结构带来了极高的载流子迁移率和反常量子霍尔效应。

石墨烯K谷引发了更深入的思考和发现。

K谷和K’谷的能量简并，通过时间反演对称性联系在一起的，因为它们在动量空间的距离很远，谷间散射被抑制，因此可以把谷因子视为一种可能的自由度，类似于载流子的电荷、电子的自旋朝向，都可以作为0和1的定义进行赋值。

石墨烯具有空间反演对称性，也就是对称性太好的情况。

为了寻找谷依赖的特性，必须先打破空间反演对称性。

Di Xiao等人针对具有空间反演对称性破缺的石墨烯的谷对比物理提出了自己的理论框架：在K谷（设定谷因子为1）和K’谷（设定谷因子为-1）上，具有和谷因子相关的內秉磁矩，在不同的谷上大小相同，符号相反，且不为0，因此，会出现谷的光学选择定则；除此之外，上面也描述了在时间反演对称性存在的情况下，K谷和K’谷上的贝里曲率是相反的，那么在一个面内电场的作用下，不同能谷上的载流子自然会向着相反的方向运动，集中在相反的边沿，称之为谷霍尔效应。