过渡金属硫化物纳米粒子制备技术研究进展

二维过渡金属硫化物的制备与性能研究过渡金属硫化物（Transition Metal Sulfides, TMSs）作为一类重要的二维材料，近年来受到了广泛的研究关注。

TMSs具有特殊的电子结构和化学活性，在能源储存、催化以及电子器件等领域都有着巨大的应用潜力。

本文将介绍TMSs的制备方法以及其在性能研究方面的进展。

一、TMSs的制备方法1. 化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）是一种常用的制备TMSs的方法。

通过在高温下将金属前驱体与硫源反应，可以得到高质量的TMSs薄膜。

CVD方法可以控制薄膜的厚度和结构，具有较好的可扩展性和可控性。

2. 水热法是一种低成本、简单易行的制备TMSs的方法。

将金属盐和硫化剂溶于水溶液中，在高温高压下反应，可以得到TMSs纳米片或纳米晶。

水热法适用于大面积制备TMSs，并且可以调控其形貌和尺寸。

3. 电化学剥离法（Electrochemical Exfoliation）是一种制备TMSs单层的有效方法。

通过在电解液中以TMSs为阳极的方式，可以在阳极表面剥离出单层TMSs。

这种方法简单、高效，可以制备大面积且高质量的TMSs单层材料。

二、TMSs的性能研究1. 电化学性能：TMSs具有可调控的电子结构和丰富的表面活性位点，因此在电催化和电储能方面有着广泛的应用。

研究表明，TMSs可以用作电催化剂，用于氢气产生、氧气还原反应和电解水制氢等过程。

此外，TMSs还可用于锂离子电池和钠离子电池等储能设备中，具有优异的电化学性能。

2. 光电性能：TMSs在光电子器件中表现出良好的性能。

由于其可调控的带隙，TMSs可以应用于光电转换器件，如太阳能电池和光催化等领域。

研究人员通过调控TMSs的结构和组分，提高其光电转换效率，进一步拓展了其应用范围。

3. 纳米传感性能：TMSs因其特殊的表面效应和大比表面积，被广泛研究用于传感器领域。

研究人员发现，TMSs可以作为高灵敏度和高选择性的气体传感器，并且对环境中的有害气体具有良好的响应。

过渡金属二硫属族化合物的制备及电学性质研究过渡金属二硫属族化合物是一类具有重要电学性质的材料，在光电器件、催化剂、能量存储等领域具有广泛的应用潜力。

本文将探讨过渡金属二硫属族化合物的制备方法以及其在电学性质方面的研究进展。

1. 制备方法过渡金属二硫属族化合物的制备方法通常可以分为以下几种：(1) 气相沉积法：气相沉积法是一种常用的制备过渡金属二硫属族化合物的方法。

该方法通过将金属和硫化合物放置在高温反应室中，利用气相反应生成所需化合物。

其中，化学气相沉积法、物理气相沉积法和熔体沉积法是常用的气相沉积方法。

(2) 水热合成法：水热合成法通过在高温高压条件下，将金属离子和硫酸盐或硫化物反应生成所需化合物。

该方法具有反应温度适中、反应时间短等优点，可以制备形貌可控的纳米材料。

(3) 氧化还原法：氧化还原法通过控制反应体系的氧化还原电位，使金属物种先在表面氧化，然后与硫化物反应生成所需化合物。

该方法适用于制备薄膜、薄片等形貌较复杂的材料。

2. 电学性质研究过渡金属二硫属族化合物具有丰富的电学性质，其电导率、特定电容等性质决定了其在电子器件中的应用潜力。

(1) 电导率：过渡金属二硫属族化合物具有可调控的电导率。

通过控制化合物的成分、晶格结构等因素，可以有效调控电导率大小。

这种可调控性使得过渡金属二硫属族化合物在光电器件、传感器等领域具有广泛应用。

(2) 电容特性：过渡金属二硫属族化合物具有较高的比表面积和电容特性，是制备超级电容器等能源存储材料的理想候选。

研究表明，通过改变化合物的形貌、结构等因素，可以进一步提高其电容性能。

(3) 光电性能：过渡金属二硫属族化合物具有优良的光电转换性能和光电响应特性。

在光电器件中，作为光敏材料，可以将光能转化为电能，实现能量转换和存储。

总结：过渡金属二硫属族化合物的制备方法多样，包括气相沉积法、水热合成法和氧化还原法等。

在电学性质方面的研究表明，过渡金属二硫属族化合物具有可调控的电导率、高电容特性以及优良的光电性能，对于光电器件、能量存储等领域具有广泛应用的潜力。

文章编号:1001-9731(2021)01-01047-06过渡金属硫化物相变工程及应用的研究进展*李瀚潇,刘帅,王瑞雪,陈国祥(西安石油大学理学院,西安710065)摘要:物相是决定材料物理化学性质的重要因素㊂近年来,相变工程在过渡金属硫化物(T M D C s)的改性方面受到广泛关注㊂如何精确控制T M D C s的相变过程并提高各物相的稳定性,是调控材料性能亟待解决的关键科学问题㊂本文基于T M D C s相变工程的最新研究进展,系统讨论了直接合成㊁诱导相变等T M D C s物相调控的技术手段,阐述了相变对材料各项性能的影响机理,介绍了T M D C s相变工程在催化㊁电子器件及储能等领域的实际应用㊂最后简要分析了目前T M D C s相变工程中存在的挑战,并展望了该领域未来可能的发展趋势㊂关键词:二维材料;过渡金属硫化物;相变工程;催化;储能中图分类号: T Q026.9文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001-9731.2021.01.0080引言石墨烯具有优异的光学㊁电学㊁力学和电化学等特性,在传感器㊁晶体管㊁锂离子电池等领域具有潜在的应用价值,但本征石墨烯的带隙为零,限制了其在电子器件等方面的应用[1-6]㊂过渡金属硫化物(T M D C s)作为典型的层状材料,在电输运㊁光学特性等方面与石墨烯类似,且具有易于调控的禁带宽度[7-13]㊂例如,块体M o S2为禁带宽度约1.3e V的间接带隙半导体,当被剥离至单层时,会转变为直接带隙半导体,禁带宽度提高至1.8e V[14]㊂该特性使T M D C s材料在电子器件等方面拥有更为广阔的应用前景㊂T M D C s的通用化学式为M X2,其中M代表过渡金属元素(如M o,W,T a, R e等),X代表硫族元素(通常为S,S e,T e)[15]㊂单层M X2由上下两层硫族原子和中间层金属原子形成独特的 三明治结构 ,单元层内通过共价键X-M-X结合,层间则通过微弱的范德华力相结合[16]㊂材料性质与键合及结构等因素密切相关[17-18]㊂根据金属原子与硫族原子配位状态的差异,T M D C s主要分为H相和T相,二者的晶体结构相似,但物理化学特性具有显著差异㊂对于H相,金属原子以三角柱面体配位结构排列,单层H相的堆叠顺序是A b A,其中A和b分别表示硫族原子和金属原子;对于T相,金属原子以八面体配位结构排列,其中一个硫族层与其他层相比从初始位置水平移动,形成A b C型堆叠[20]㊂随着外部环境的变化,八面体构型的1T相会转变成扭曲的八面体构型1T'相和斜方晶系的1T d相,如图1(a)所示[19]㊂此外,通过不同的顺序堆叠单层H 相,可以获得2H和3R相,其堆叠顺序分别为A B A和A B C[21]㊂2H相T M D C s表现半导体特性,1T(1T'或1T d)相则表现金属特性[22]㊂因此,T M D C s的物相决定了材料的物理性能及应用领域㊂例如,2H-M o S2表现出较大的开关比,可作为场效应晶体管的候选材料[16,23],1T-M o S2较高的电输运性能则能够提升电催化析氢反应效率[24-25]㊂通过碱金属离子插层,2H相可以向1T或1T'相转变,而1T/1T'相的金属性质比2H 相更适合做储能电极[26-27]㊂通过构建1T(1T')-2H的T M D C s两相复合结构,形成金属-半导体 原子连续界面 ,可以实现低电阻接触[28-29]㊂T M D C s金属d轨道的填充状态直接影响了原子结构㊂对于H相,d轨道劈裂成d z2,d x2-y2,x y和d x z,y z;对于T相,d轨道劈裂成d x y,y z,z x(t2g)和d x2-y2,z2(e g),如图1(b)所示[30]㊂以M o S2为例,M o的d轨道有两个电子,根据泡利不相容原理,这两个电子在H相的d z2轨道上配对,或者在T相占据3个t2g轨道中的两个,H相中两个电子的总能量低于T相,所以T相为亚稳相㊂2H相中被占据的d轨道总充满相反的自旋电子对,表现为半导体性质;1T相中的d轨道总有单个电子占据,表现为金属性质㊂相变工程是调控低维材料微观结构,改变材料物理化学性能的重要手段[31-32]㊂本文通过调研T M D C s 相工程研究领域的国内外最新进展,首先介绍了T M-D C s物相调控的几种典型方法,进一步讨论了半导体-金属态相变对材料性能的影响,最后阐述了T M D C s74010李瀚潇等:过渡金属硫化物相变工程及应用的研究进展*基金项目:国家自然科学基金资助项目(11947112,12004301);陕西省教育厅专项科研计划资助项目(19J K656);陕西省表面工程与再造重点实验室天元开放基金项目资助项目(t y w l2019-10);西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目资助项目(Y C S9113083)收到初稿日期:2020-06-22收到修改稿日期:2020-09-11通讯作者:陈国祥,E-m a i l:g u o x c h e n@x s y u.e d u.c n 作者简介:李瀚潇(1994 ),男,乌鲁木齐人,在读研究生,师承陈国祥教授,从事低维材料改性研究㊂的相变调控在催化㊁电子器件及储能等领域的应用前景,并提出目前该领域存在的问题及未来发展方向㊂图1 T M D C s 中各物相原子结构示意图(a )5种物相结构的键合和堆叠模式[19];(b)H 相和T 相自旋轨道耦合引起d 轨道劈裂的比较[30]F i g 1Sc h e m a t i c o f a t o m i c s t r u c t u r e s f o r v a r i o u s p h a -s e s i nTM D C s :(a )b o nd i n g a n d s t a c k i n g mo d e s i n f i v ek i n d so f p h a s es t r u c t u r e s [19];(b )c o m -p a r i s o no f d -o r b i t a l s p i t t i n g d u e t o s pi n –o r b i t -a l c o u p l i n gi nHa n dT p h a s e s [30]1 过渡金属硫化物的合成及物相调控金属态的1T (1T '或1T d )相T M D C s 具有良好的电输运性能,可有效提升材料的光/电催化及储能等物理特性㊂但1T -T M D C s 通常为亚稳态,在室温甚至低温条件下即可转变为2H 相㊂G u o[33]等发现1T -M o S 2向2H -M o S 2转变的相变激活能仅为(460ʃ60)m e V ,且1T 相的半衰期具有强烈的温度依赖性,室温下1T -M o S 2的半衰期为10天,400K 下则仅为5h ㊂常规方法合成2H 相已不是难题,但构建2H@1T -T M D C s 两相复合的低维结构,或亚稳态的单相1T -T M D C s 仍然是巨大的挑战㊂1.1 直接合成法直接合成亚稳态相T M D C s (如1T ㊁1T '相)的关键在于调控反应物类型㊁浓度和反应温度㊂特别是含碱金属离子的反应物,对亚稳态1T -T M D C s 的形成具有显著的促进作用[34-35]㊂W y p yc h [34]等采用硫代钼酸钾(KM o S 2)依次历经水合反应和电化学氧化反应后生成1T -M o S 2,但反应产物在95ħ下将转变成2H -M o S 2㊂Y u [35]等在H 2和A r 环境下,将S 或S e 粉与K 2M o O 4的混合物加热至850ħ并保温10h 以上,得到高纯度的1T '-M o S 2和1T '-M o S e 2㊂Li u [36]等提出钾离子可以促进单层1T '-M o S 2的生长,且1T '-M o S 2的纯度主要取决于钾离子的浓度,当钾离子浓度超过44%时,1T '相比2H 相更稳定㊂Y i n [37]等以N a B H 4作为还原剂,钼酸钠,硒粉作为反应物,在180ħ下反应生成了1T -2H 两相复合的M o S e 2,且1T 相的比例随N a B H 4浓度的增加明显提高㊂这说明碱金属离子的掺入降低了2H -1T 的相变势垒,促进了1T -T M D C s 的生成㊂B e n o i t [38]等将W C l 6㊁C S 2㊁油酸和油胺的混合物在320ħ下加热得到亚稳态的1T -W S 2,加入六甲基二硅烷则转变为稳态的2H -W S 2,油酸与钨的强配位相互作用是形成亚稳态1T 相的关键㊂M a r i a [39]等在300ħ下由钨羰基㊁油酸和硒在三辛基膦中反应生成1T '-W S e 2纳米片,将其在400ħ下退火后则转变为2H -W S e 2纳米片㊂Ge n g [40]等发现M o O 3㊁硫代乙酰胺和尿素在200ħ下反应生成1T -M o S 2,而在240ħ的反应产物则为2H -M o S 2㊂这说明反应温度直接影响了T M D C s 产物的物相类型㊂1.2 诱导相变法亚稳态的1T -T M D C s 也可以通过诱导相变产生㊂最常用的方法之一是碱金属离子插层,如图2所示㊂阳离子的插入可以提高相邻T M D C s 层的间距,削弱层间的范德华力,有利于表面原子的重新排列和2H -1T 相变的产生㊂离子插层主要包括化学插层[41-42]和电化学插层[43-44]㊂与化学插层法相比,电化学插层具有更高的插层效率和反应可控性㊂以L i 离子插层为例,锂离子的电荷注入到T M D C s 金属原子的d 轨道后,金属原子的配位方式由三角柱面体配位转变为八面体配位,并产生1T 和1T '两个亚稳态相[45-46]㊂X i a [47]等通过电化学插层法增加锂离子浓度,促进2H相转化为1T 相,并进一步转变为1T d 相,且放电和充电位置可有效调控该相变的进程㊂静电掺杂是另一种有效的相变诱导方法㊂在静电掺杂过程中,电子被注入2H 相的导带,当掺杂电子浓度足够高,使2H 相的总能量高于1T '相,T M D C s 的物相会由2H 转变为1T '㊂L i [50]等发现离子液体门电压技术可以实现较强的静电掺杂,当掺杂浓度超过1014c m -2,可导致M o T e 2发生2H -1T '可逆相变㊂W a n g [51]等通过实验证明在220K 的真空条件下,单层M o T e 2发生2H -1T '可逆相变需要约3.0V 的阈值电压,相变发生时对应的电子掺杂浓度约为2.2ˑ1014c m -2㊂D a n t e [63]等利用离子液体门电压技术,在常温常压环境下诱导不同厚度的M o T e 2发生2H -1T '可逆相变,且随着厚度的增加,相变所需的阈值电压变大㊂图2 碱金属离子插层诱导相变示意图[62]F i g 2S c h e m a t i co f p h a s e t r a n s i t i o n i n d u c e db y in t e r -c a l a t i o no f a l k a l i i o n s[62]退火和激光辐照等也能够直接诱导T M D C s 的840102021年第1期(52)卷2H -1T 相变㊂由于较低的相变激活能,M o S 2和M o S e 2在高温下易由1T 或1T '相转变为2H 相[35]㊂K e u m [48]等发现500ħ退火会诱导2H -M o T e 2转变为1T '-M o T e 2,慢速冷却后,1T '相则重新转变为2H 相,说明1T '-M o T e 2和2H -M o T e 2之间存在可逆相变㊂激光辐照引起的局部热效应能够诱导材料稳态和亚稳态之间的相变㊂C h o [49]等利用激光辐照诱导M o T e 2纳米片的局部区域从2H 到1T '的相变,并由此形成2H 与1T '相的 半导体-金属 异质结,如图3所示㊂这种相变主要是由于激光辐照效应下形成T e 空位,引起局部电荷分布的不平衡,导致金属外层轨道电子的重新排布㊂空位或富电子金属原子掺杂,是一种从内部结构中提供电荷掺杂的方法㊂应变作用会导致晶格中原子相对位置的移动,并引起晶体物相结构的变化㊂对于大多数的T M D C s,2H 和1T (1T ')间的相变可通过单轴和各向同性拉应力触发,个别材料如WT e 2的相变则通过压应力触发[52]㊂D u e r l o o [52]等通过理论计算发现,10%~15%的拉应力能够使M o S 2㊁W S e 2等典型T M D C s 发生2H -1T (1T ')的相转变㊂但对于单层M o T e 2来说,由于2H 与1T '间极小的能量差异(40m e V ),仅需0.3%~3%的拉伸应变即可实现2H -1T '的相变㊂N a ya k [53]等通过金刚石对顶砧对多层材料施加Z 轴方向上的应力,在10G P a 的压应力作用下,多层2H 相M o S 2转变为一种中间状态,随着压应力的增大,这种中间物相在大于19G P a 时完全转变为1T 相㊂高压会引起层间间距的减小和S -S 键相互作用的增强,导致带隙减小,导电性能增强,材料由半导体性质过渡为金属性质㊂图3 激光辐照诱导M o T e 2相变示意图[49]F i g 3S c h e m a t i c o fM o T e 2ph a s e t r a n s i t i o n i n d u c e d b yl a s e r i r r a d i a t i o n [49]2 相变对过渡金属硫化物的性能调控及应用相变能够调控T M D C s 的能带结构及电输运性能,实现材料在半导体/金属态间的转变㊂基于T M -D C s 物相的可控性,以及独特的层状结构和较大的比表面积,使其在能源材料及电子器件等领域备受关注㊂2.1 电催化性能电催化制氢(H E R )是T M D C s 材料最有潜力的应用之一[54]㊂传统的贵金属催化剂(P t ,R h 等)造价昂贵,TM D C s 材料成本相对低廉且具有良好的电催化性能,是代替贵金属催化剂的最佳选择之一㊂导电性差和活性位点有限是影响TM D C s 电催化性能的主要问题,构建兼具高导电性及高密度活性位点的T M D C s材料是优化电催化性能的关键㊂2H 相TM D C s 导电性较差的原因主要在于较大的禁带宽度(1.1~1.8e V )[14]㊂1T 相的T M D C s 具有典型的金属特性和良好的电输运性能,2H -1T 相变过程中产生的各类缺陷则能够增加活性位点数目,有利于电催化性能的提升㊂T a n g [55]等发现2H -M o S 2的S 原子表面对H 的结合能力较差,通过2H -1T 相变,S 原子表面对H 的吸附能力显著提升,当H 原子覆盖率为12.5%~25%,氢吸附的吉布斯自由能接近0(-0.28~0.13e V ),催化效率达到最佳㊂Z h a n g [56]等通过两步水热法制备了两相复合结构的1T@2H -M o S e 2纳米片㊂2H -1T 相变导致原子重新排列,强烈的晶格畸变及两相界面提供更多的活性位点,1T 相优异的电输运性能则提高了纳米片的电导率㊂H E R 反应的起始电位由106m V 降低至20m V ,T a f e l 斜率降低75%左右㊂1T 相的稳定性直接影响了材料的电催化性能㊂G e n g [40]等通过胶体合成法制备了具有良好的稳定性的1T -M o S 2,连续1000次试验后的电催化性能衰减仅为12%,表明1T -M o S 2具有稳定的电催化性能㊂这主要是由于在液相环境下,纳米片两侧吸附的单层水分子抑制T M D C s 原子的重新排布,提高了1T -M o S 2的结构稳定性㊂2.2 电子器件T M D C s 的相变及带隙可调等特性可用于构建高效电子/光电器件,如场效应晶体管(F E T s )的沟道材料等㊂但T M D C s 二维晶体表面无悬挂键,难以与金属电极之间形成强烈的界面化学作用,导致两者间的接触电阻较高㊂同时2H 相T M D C s 材料的载流子迁移率较低(0.5~3c m 2/(V ㊃S )),严重影响F E T s 器件的电学特性[57]㊂低电阻接触是决定T M D C s 基F E T s 器件性能的关键因素,若在TM D C s 的局部区域诱导2H -1T 相变,具有金属特性的1T 相区域作为源/漏电极,而具有半导体特性的2H 相区域作为导电沟道,如图4所示,能使源/漏极与沟道区域完全兼容,有效地降低接触电阻同时提高F E T s 器件的载流子迁移率等㊂C h h o w a l l a [58]等利用正丁基锂诱导M o S 2纳米片局部区域发生2H -1T 相变,并将1T -M o S 2作为电极㊂两相间的界面原子连续,电极与沟道的高度兼容使接触电阻降至0.2k Ω㊃μm ㊂采用1T 相作为电极的M o S 2基FE T s 器件载流子迁移率为50c m 2/(V ㊃S ),开/关比高达107㊂M a [59]等在单层2H -W S e 2中诱导部分区域发生2H -1T 相变并将1T -W S e 2作为电极,所得F E T s 器件的载流子移率提高了近20倍(66c m 2/(V ㊃S ))㊂C h o [49]等通过激光辐照技术在M o T e 2纳米片上驱动从2H 到1T '的局部相变,也观94010李瀚潇等:过渡金属硫化物相变工程及应用的研究进展察到类似的相变提高F E T s 器件性能㊂由此可见,诱导TM D C s 材料局部区域的2H -1T 相变是提高F E T s 器件性能的普适性方法㊂图4 1T '相作为电极,2H 相作为导电沟道的M o T e 2基F E T s 器件示意图[29]F i g 4S c h e m a t i co f M o T e 2FE T sw i t h1T 'p h a s ea s t h ee l e c t r o d ea n d2H p h a s ea st h ec o n d u c t i v ec h a n n e l[29]2.3 储能T M D C s 具有较高的比容量,且层间范德瓦尔斯力较弱,易于L i+等阳离子的插入,在锂电池及超级电容器等储能领域有广泛的应用前景[60]㊂G a o [61]等发现垂直生长的1T '-R e S 2纳米片具有较高的放电容量,且对多硫化物的吸附能力较强,可用于L i -S 电池的电极材料㊂加入1T '-R e S 2作为电极的样品在0.5C 下的放电容量达960m A h /g,且300次循环内的单次衰减仅为0.063%,显示出良好的性能稳定性㊂M a s i m u k k u [64]等制备了富含1T 相的少层W S 2纳米花,以此作为锂电池的正极材料,在0.2C 下的放电容量达810m A h /g,并且在1C 下循环500次,放电容量仍保持390m A h /g ㊂少层结构及1T 相的金属特性能够降低L i +的扩散势垒,提高材料的电导率,有利于提高锂电池的容量及循环稳定性㊂1T -M o S 2具有良好的电化学性能,可作为高性能超级电容器的候选材料㊂A c e r c e [41]分别以L i 2S O 4及N a 2S O 4等作为电解质溶液,在20m V /s 扫描速率下可获得400~650F /c m 3的电容值㊂同时1T -M o S 2超级电容器具有较高的效率和稳定性,在电流密度为2A /g 时充放电循环5000次,电容保持率较高㊂3 结 语物相调控是优化T M D C s 材料各项性能的重要手段㊂本文通过调研和总结近年来国内外在该领域的研究现状,系统阐述了T M D C s 材料物相调控的方法,揭示了半导体-金属态相变对材料性能的影响,讨论了T M D C s 的相变调控在催化㊁电子器件及储能等领域的应用前景㊂具体结论如下:(1)液相环境下的多步反应能够制备大规模㊁高质量的亚稳态相(1T )及复合结构(2H@1T )的T M D C s 材料,同时亦可采用碱金属插层㊁激光辐照㊁退火及应变等方法诱导2H -1T 相变㊂但亚稳态相的T M D C s在高温或其他外部作用下易恢复到热力学稳定状态,如何提高1T -T M D C s 的结构及性能稳定性仍目前亟待解决的问题;(2)T M D C s 的相工程能够调控材料的电输运性能,诱导多尺度缺陷的形成,优化材料表面的吸附能力,在催化㊁电子器件及储能等领域具有广泛的应用前景㊂如何通过合理的结构设计及物相间的协同效应,提高T M D C s 在各应用领域的性能指标,仍是目前面临的主要挑战㊂参考文献:[1] N o v o s e l o vKS ,G e i m A K ,M o r o z o vSV ,e t a l .E l e c t r i cf i e l de f f e c t i na t o m i c a l l y th i nc a r b o nf i l m s [J ].S c i e n c e ,2004,306(5696):666-669.[2] G e i m A K ,N o v o s e l o vKS .T h e r i s e o f g r a p h e n e [J ].N a -t u r eM a t e r i a l s ,2007,6(3):183-191.[3] A l l e n MJ ,T u n g VC ,K a n e rRB .H o n e yc o m b c a r b o n :a r e v i e wo f g r a ph e n e [J ].C h e m i c a l R e v i e w s ,2010,110(1):132-145.[4] C h e n Y ,T a nC ,Z h a n g H ,e ta l .T w o -d i m e n s i o n a l g r a -p h e n e a n a l o g u e sf o rb i o m e d i c a l a p p l i c a t i o n s [J ].C h e m i c a l S o c i e t y Re c i e w s ,2015,44(9):2681-2701.[5] C a oY ,F a t e m iV ,F a n g S ,e t a l .U n c o n v e n t i o n a l s u p e r -c o n d u c t i v i t y i n m a g i c -a n g l e g r a p h e n e s u pe r l a t t i c e s [J ].N a t u r e ,2018,556(7699):43-50.[6] Y a n g Z ,T i a n J ,Y i nZ ,e t a l .C a r b o nn a n o t u b e -a n d g r a -p h e n e -b a s e dn a n o m a t e r i a l sa n da p p l i c a t i o n si nh i gh -v o l t -a g e s u p e r c a pa c i t o r :a r e v i e w [J ].C a rb o n ,2019:467-480.[7] W a n g Q H ,K a l a n t a r z a d e h K ,K i sA ,e t a l .E l ec t r o n i c s a n do pt o e l e c t r o n i c so ft w o -d i m e n s i o n a lt r a n s i t i o n m e t a l d i c h a l c o g e n i d e s [J ].N a t u r e N a n o t e c h n o l o g y ,2012,7(11):699-712.[8] Z e n g H ,C u i X.A n o p t i c a l s p e c t r o s c o p i c s t u d y on t w o -d i -m e n s i o n a l g r o u p -V I t r a n s i t i o n m e t a ld i c h a l c o ge n i d e s [J ].C h e m i c a l S o c i e t y Re v i e w s ,2015,44(9):2629-2642.[9] M a k K F ,S h a nJ .P h o t o n i c sa n do pt o e l e c t r o n i c so f2D s e m i c o n d u c t o rt r a n s i t i o n m e t a ld i c h a l c o g e n i d e s [J ].N a -t u r eP h o t o n i c s ,2016,10(4):216-226.[10] M a n z e l i S ,O v c h i n n i k o vD ,P a s qu i e rD ,e t a l .2Dt r a n s i -t i o n m e t a ld i c h a l c o g e n i d e s [J ].N a t u r eR e v i e w s M a t e r i -a l s ,2017,2:17033.[11] S a m a d iM ,S a r i k h a n iN ,Z i r a kM ,e t a l .G r o u p 6tr a n s i -t i o nm e t a l d i c h a l c o g e n i d en a n o m a t e r i a l s :s y n t h e s i s ,a p-p l i c a t i o n s a n df u t u r e p e r s pe c t i v e s [J ].N a n o s c a l e H o r i -z o n s ,2018,3(2):90-204.[12] D i n g X ,P e n g F ,Z h o u J .e t a l .D e f e c t e n gi n e e r e db i o a c -t i v e t r a n s i t i o n m e t a l sd i c h a l c o ge n i d e s q u a n t u m d o t s [J ].N a t u r eC o mm u n i c a t i o n s ,2019,10(1):41.[13] M a n n i x AJ ,K i r a l y B ,H e r s a m M C ,e t a l .S yn t h e s i s a n d c h e m i s t r y of e l e m e n t a l 2D m a t e r i a l s [J ].N a t u r eR e -v i e w sC h e m i s t r y,2017,1:0014.[14] K u cA ,Z i b o u c h eN ,H e i n eT ,e t a l .I n f l u e n c eo f q u a n -t u mc o n f i n e m e n t o n t h e e l e c t r o n i c s t r u c t u r eo f t h e t r a n -s i t i o nm e t a l s u l f i d eT S 2[J ].P h y s i c a lR e v i e w B ,2011,83(24):2237-2249.[15] C h h o w a l l aM ,S h i nHS ,E d aG ,e t a l .T h e c h e m i s t r y of 050102021年第1期(52)卷t w o-d i m e n s i o n a l l a y e r e dt r a n s i t i o n m e t a ld i c h a l c o g e n i d en a n o s h e e t s[J].N a t u r eC h e m i s t r y,2013,5(4):263-275.[16] R a d i s a v l j e v i c B,R a d e n o v i cA,B r i v i o J,e t a l.S i n g l e-l a y-e rM o S2t r a n s i s t o r s[J].N a t u r eN a n o t e c h n o l o g y,2011,6(3):147-150.[17] W uG,C h a nK C,Z h uL,e t a l.D u a l-p h a s en a n o s t r u c-t u r i n g a s a r o u t e t oh i g h-s t r e n g t h m a g n e s i u ma l l o y s[J].N a t u r e,2017,545(7652):80-83.[18] L iH,W a n g X.P h a s ec o n t r o l i n i n o r g a n i cn a n o c r y s t a l st h r o u g h f i n e l y t u n e d g r o w t h a t a nu l t r a t h i n s c a l e[J].A c-c o u n t s o fC h e m i c a lR e s e a r c h,2019,52(3):780-790.[19] W a n g R,Y uY,Z h o uS,e t a l.S t r a t e g i e s o n p h a s e c o n-t r o l i nt r a n s i t i o n m e t a ld i c h a l c o g e n i d e s[J].A d v a n c e dF u n c t i o n a lM a t e r i a l s,2018,28(47):1802473.[20] V o i r y D,M o h i t eA D,C h h o w a l l aM,e t a l.P h a s e e n g i-n e e r i n g o f t r a n s i t i o nm e t a l d i c h a l c o g e n i d e s[J].C h e m i c a lS o c i e t y R e v i e w s,2015,44(9):2702-2712. [21] S h i J,Y uP,L i uF,e t a l.3R M o S2w i t hb r o k e n i n v e r-s i o ns y mm e t r y:a p r o m i s i n g u l t r a t h i nn o n l i n e a ro p t i c a ld e v i c e[J].A d v a n c e dM a t e r i a l s,2017,29(30):1701486.[22] M aX,G u oP,Y i C,e t a l.R a m a n s c a t t e r i n g i n t h e t r a n-s i t i o n-m e t a l d i c h a l c o g e n i d e so f1T'-M o T e2,T d-M o T e2,a n d T d-WT e2[J].P h y s i c a lR e v i e w B,2016,94(21),214105.[23] B a u g h e rB W,C h u r c h i l lH O,Y a n g Y,e t a l.I n t r i n s i ce l e c t r o n i c t r a n s p o r t p r o p e r t i e sof h ig h-q u a l i t y m o n o l a y e ra n db i l a y e rM o S2[J].N a n oL e t t e r s,2013,13(9):4212-4216.[24] L u k o w s k iM A,D a n i e lA S,M e n g F,e t a l.E n h a n c e dh y d r o g e ne v o l u t i o nc a t a l y s i sf r o m c h e m i c a l l y e x f o l i a t e dm e t a l l i c M o S2n a n o s h e e t s[J].J o u r n a lo ft h e A m e r i c a nC h e m i c a l S o c i e t y,2013,135(28):10274-10277.[25] H u a n g Y,S u nY,Z h e n g X,e t a l.A t o m i c a l l y e n g i n e e r-i n g a c t i v a t i o ns i t e so n t o m e t a l l i c1T-M o S2c a t a l y s t sf o re n h a n c e de l e c t r o c h e m i c a l h y d r o g e ne v o l u t i o n[J].N a t u r eC o mm u n i c a t i o n s,2019,10(1):982.[26] B a b u G,M a s u r k a r N,S a l e m H A,e ta l.T r a n s i t i o nm e t a l d i c h a l c o g e n i d ea t o m i cl a y e r sf o rl i t h i u m p o l y s u l-f i d e s e l e c t r o c a t a l y s i s[J].J o u r n a l o f t h eA m e r i c a nC h e m-i c a l S o c i e t y,2017,139(1):171-178.[27]W a n g T,S u nC,Y a n g M,e ta l.E n h a n c e dr e v e r s i b l el i t h i u mi o n s t o r a g e i n s t a b l e1T@2H W S2n a n o s h e e t a r-r a y s a n c h o r e do nc a r b o nf i b e r[J].E l e c t r o c h i m i c aA c t a,2018,259:1-8.[28] F a nZQ,J i a n g X W,C h e n J,e t a l.I m p r o v i n gp e r f o r m-a n c e s o f i n-p l a n e t r a n s i t i o n-m e t a l d i c h a l c o g e n i d e s s c h o t t-k y-b a r r i e r f i e l d-e f f e c t t r a n s i s t o r s[J].A C SA p p l i e dM a t e-r i a l s&I n t e r f a c e s,2018,10(22):19271–19277.[29] M aR,Z h a n g H,Y o oY,e t a l.M o T e2l a t e r a l h o m o j u n c-t i o n f i e l d-e f f e c tt r a n s i s t o r s f a b r i c a t e d u s i n g f l u x-c o n-t r o l l e d p h a s e e n g i n e e r i n g[J].A C SN a n o,2019,13(7):8035-8046.[30] Y a n g H,K i mS W,C h h o w a l l aM,e t a l.S t r u c t u r a l a n dq u a n t u m-s t a t e p h a s e t r a n s i t i o n i nv a nd e r W a a l s l a y e r e dm a t e r i a l s[J].N a t u r eP h y s i c s,2017,13(10):931-937.[31] L iH,W a n g X.P h a s ec o n t r o l i n i n o r g a n i cn a n o c r y s t a l st h r o u g h f i n e l y t u n e d g r o w t h a t a nu l t r a t h i n s c a l e[J].A c-c o u n t s o fC h e m i c a lR e s e a r c h,2019,52(3):780-790.[32]W a n g J,W e iY,L iH,e t a l.C r y s t a l p h a s ec o n t r o l i nt w o-d i m e n s i o n a lm a t e r i a l s[J].S c i e n c eC h i n a-c h e m i s t r y,2018,61(10):1227-1242.[33] G u oY,S u nD,O u y a n g B,e t a l.P r o b i n g t h ed y n a m i c so f t h em e t a l l i c-t o-s e m i c o n d u c t i n g s t r u c t u r a l p h a s e t r a n s-f o r m a t i o n i n M o S2c r y s t a l s[J].N a n oL e t t e r s,2015,15(8):5081-5088.[34]W y p y c h F,S c h o l l h o r n R.1T-M o S2,an e w m e t a l l i cm o d i f i c a t i o no fm o l y b d e n u md i s u l f i d e[J].J o u r n a l o fT h eC h e m i c a l S o c i e t y,C h e m i c a l C o mm u n i c a t i o n s,1992:1386-1388.[35] Y uY,N a m G H,H eQ,e t a l.H i g h p h a s e-p u r i t y1T'-M o S2-a n d1T'-M o S e2-l a y e r e d c r y s t a l s[J].N a t u r eC h e m-i s t r y,2018,10(6):638-643.[36] L i uL,W uJ,W uL,e t a l.P h a s e-s e l e c t i v e s y n t h e s i so f1T'M o S2m o n o l a y e r sa n dh e t e r o p h a s eb i l a y e r s[J].N a-t u r eM a t e r i a l s,2018,17(12):1108-1114.[37] Y i n Y,Z h a n g Y,G a oT,e ta l.S y n e r g i s t i c p h a s ea n dd i s o r de re n g i n e e r i n g i n1T-M o S e2n a n o s h e e t sf o r e n-h a n c e dh y d r o g e n-e v o l u t i o n r e a c t i o n[J].A d v a n c e d M a t e-r i a l s,2017,29(28):1700311.[38] S o k o l i k o v a M S,S h e r r e l lPC,P a l c z y n s k iP,e t a l.D i-r e c ts o l u t i o n-p h a s es y n t h e s i so f1T'W S e2n a n o s h e e t s[J].N a t u r eC o mm u n i c a t i o n s,2019,10(1):712. [39] M a h l e rB,H o e p f n e rV,L i a oK,e t a l.C o l l o i d a l s y n t h e-s i s o f1T-W S2a n d2H-W S2n a n o s h e e t s:a p p l i c a t i o n s f o rp h o t o c a t a l y t i ch y d r o g e ne v o l u t i o n[J].J o u r n a l o f t h eA-m e r i c a n C h e m i c a l S o c i e t y,2014,136(40):14121-14127.[40] G e n g X,S u n W,W u W,e t a l.P u r e a n ds t a b l em e t a l l i cp h a s em o l y b d e n u md i s u l f i d en a n o s h e e t s f o rh y d r o g e ne-v o l u t i o n r e a c t i o n[J].N a t u r eC o mm u n i c a t i o n s,2016,7:10672.[41] A c e r c e M,V o i r y D,C h h o w a l l a M.M e t a l l i c1T p h a s eM o S2n a n o s h e e t sa ss u p e r c a p a c i t o re l e c t r o d e m a t e r i a l s[J].N a t u r eN a n o t e c h n o l o g y,2015,10(4):313-318.[42] E d aG,Y a m a g u c h iH,V o i r y D,e ta l.P h o t o l u m i n e s-c e n c ef r o m c h e m i c a l l y e x f o l i a t ed M o S2[J].N a n o Le t-t e r s,2011,11(12):5111-5116.[43] Z e n g Z,Y i nZ,H u a n g X,e t a l.S i n g l e-l a y e rs e m i c o n-d u c t i n g n a n o s he e t s:h i g h-y i e l d p r e p a r a t i o n a n d d e v i c ef a b r i c a t i o n[J].A ng e w a n d t e Ch e mi e,2011,50(47):11093-11097.[44] W a n g H,L uZ,X uS,e t a l.E l e c t r o c h e m i c a l t u n i n g o fv e r t i c a l l y a l i g n e d M o S2n a n o f i l m sa n di t sa p p l i c a t i o ni ni m p r o v i n g h y d r o g e ne v o l u t i o nr e a c t i o n[J].P r o c e e d i n g so f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e s,2013,110(49):19701-19706.[45]A m b r o s iA,Z d e někS,P u m e r a M.2Hң1T p h a s et r a n s i t i o n a n d h y d r o g e n e v o l u t i o n a c t i v i t y o f M o S2,M o S e2,W S2a n d W S e2s t r o n g l y d e p e n d so nt h e M X2c o m p o s i t i o n[J].C h e m i c a lC o mm u n i c a t i o n s,2015,51(40):8450-8453.[46] W a n g X,S h e nX,W a n g Z,e t a l.A t o m i c-s c a l e c l a r i f i c a-15010李瀚潇等:过渡金属硫化物相变工程及应用的研究进展t i o no f s t r u c t u r a l t r a n s i t i o no fM o S2u p o ns o d i u mi n t e r-c a l a t i o n[J].A C SN a n o,2014,8(11):11394-11400.[47] X i a J,W a n g J,C h a oD,e t a l.P h a s e e v o l u t i o n o f l i t h i u mi n t e r c a l a t i o n d y n a m i c s i n2H-M o S2[J].N a n o s c a l e,2017,9(22):7533-7540.[48] K e u m D H,C h oS,K i m J,e ta l.B a n d g a p o p e n i n g i nf e w-l a y e r e d m o n o c l i n i c M o T e2[J].N a t u r e P h y s i c s,2015,11(6):482-486.[49] C h oS,K i mS,K i mJ,e t a l.P h a s e p a t t e r n i n g f o r o h m i ch o m o j u n c t i o n c o n t a c t i n M o T e2[J].S c i e n c e,2015,349(6248):625-628.[50] L iY,D u e r l o oK N,W a u s o nK,e t a l.S t r u c t u r a l s e m i-c o nd u c t o r-t o-se m i m e t a l p h a s et r a n s i t i o ni nt w o-d i m e n-s i o n a lm a t e r i a l s i n d u c e db y e l e c t r o s t a t i c g a t i n g[J].N a-t u r eC o mm u n i c a t i o n s,2016,7:10671. [51] W a n g Y,X i a o J,Z h uH,e t a l.S t r u c t u r a l p h a s e t r a n s i-t i o n i n m o n o l a y e r M o T e2d r i v e nb y e l e c t r o s t a t i cd o p i n g[J].N a t u r e,2017,550(7677):487-491. [52] D u e r l o oK N,L iY,R e e dEJ,e ta l.S t r u c t u r a l p h a s et r a n s i t i o n s i n t w o-d i m e n s i o n a lM o-a n dW-d i c h a l c o g e n i d em o n o l a y e r s[J].N a t u r e C o mm u n i c a t i o n s,2014,5:4214.[53] N a y a kAP,B h a t t a c h a r y y aS,Z h u J,e t a l.P r e s s u r e-i n-d u ce ds e m i c o n d u c t i n g t o m e t a l l i c t r a n s i t i o n i n m u l t i l a y-e r e d m o l y b d e n u m d i s u l p h i d e[J].N a t u r e C o mm u n i c a-t i o n s,2014,5:3731.[54] T a n g M e i y a o,W a n g Y a n y a n,S h e n H e,e t a l.S o l u t i o n-b a s e d p r e p a r a t i o n t ec h n i q u e s f o r t w o-d i me n s i o n a lm o l y b-d e n u ms u l f i d e n a n o s h e e t a n d a p p l i c a t i o no f i t s c o m p o s i t em a t e r i a l s i n p h o t o c a t a l y s i sa n de l e c t r o c a t a l y s i s[J].P r o-g r e s s i nC h e m i s t r y,2018,30(11):1646-1659(i nC h i-n e s e).唐美瑶,王岩岩,申赫,等.二维硫化钼的溶液法制备及其复合材料在光㊁电催化领域的应用[J].化学进展,2018,30(11):1646-1659.[55] T a n g Q,J i a n g D.M e c h a n i s mo f h y d r o g e ne v o l u t i o nr e-a c t i o no n1T-M o S2f r o mf i r s t p r i n c i p l e s[J].A C SC a t a l y-s i s,2016,6(8):4953-4961.[56] Z h a n g J,W a n g T,L i uP,e t a l.E n h a n c e dc a t a l y t i ca c-t i v i t i e s o fm e t a l-p h a s e-a s s i s t e d1T@2H-M o S e2n a n o s h e-e t sf o r h y d r og e n e v o l u t i o n[J].E l e c t r o chi m i c a A c t a,2016,217:181-186.[57] K a n g J,L i u W,B a n e r j e e K,e ta l.H i g h-p e r f o r m a n c eM o S2t r a n s i s t o r s w i t hl o w-r e s i s t a n c e m o l y b d e n u m c o n-t a c t s[J].A p p l i e d P h y s i c s L e t t e r s,2014,104(9):093106.[58]K a p p e r a R,V o i r y D,Y a l c i nS E,e ta l.P h a s e-e n g i-n e e r e dl o w-r e s i s t a n c ec o n t a c t sf o r u l t r a t h i n M o S2t r a n-s i s t o r s[J].N a t u r eM a t e r i a l s,2014,13(12):1128-1134.[59] M aY,L i uB,Z h a n g A,e t a l.R e v e r s i b l e s e m i c o n d u c t-i n g-t o-m e t a l l i c p h a s e t r a n s i t i o n i n c h e m i c a l v a p o r d e p o s i-t i o n g r o w nm o n o l a y e rW S e2a n da p p l i c a t i o n s f o rd e v i c e s[J].A C SN a n o,2015,9(7):7383-7391. [60] F a nC h a o j i a n g,Y a nY i n g l i n,C h e nL i p i n g,e t a l.T r a n s i-t i o n-m e t a l s u l f i d e sm o d i f i e d c a t h o d e o f L i-Sb a t t e r i e s[J].P r o g r e s s I nC h e m i s t r y,2019,31(8):1166-1176(i nC h i-n e s e).樊潮江,燕映霖,陈利萍,等.过渡金属硫化物改性锂硫电池正极材料[J].化学进展,2019,31(8):1166-1176.[61] G a o J,L i L,T a nJ,e t a l.V e r t i c a l l y o r i e n t e da r r a y so fR e S2n a n o s h e e t s f o re l e c t r o c h e m i c a l e n e r g y s t o r a g ea n de l e c t r o c a t a l y s i s[J].N a n oL e t t e r s,2016,16(6):3780-3787.[62] C h e n Y,L a iZ,Z h a n g X,e ta l.P h a s ee n g i n e e r i n g o fn a n o m a t e r i a l s[J].N a t u r eR e v i e w sC h e m i s t r y,2020,4:243-256.[63] Z a k h i d o vD,R e h nDA,R e e dEJ,e t a l.R e v e r s i b l e e l e c-t r o c h e m i c a l p h a s e c h a n g e i n m o n o l a y e r t o b u l k-l i k eM o T e2b y i o n i c l i q u i d g a t i n g[J].A C S N a n o,2020,14(3):2894-2903.[64] S r i n i v a a sM,W uC,D u h J,e t a l.H i g h l y r i c h1T m e t a l-l i c p h a s eo f f e w-l a y e r e d W S2n a n o f l o w e r sf o re n h a n c e ds t o r a g eo fl i t h i u m-i o n b a t t e r i e s[J].A C S S u s t a i n a b l eC h e m i s t r y&E n g i n e e r i n g,2019,7(12):10363-10370.P r o g r e s s i n p h a s e e n g i n e e r i n g o f t r a n s i t i o nm e t a ld i c h a l c o ge n i d e s a n d a p p l i c a t i o nL IH a n x i a o,L I US h u a i,WA N G R u i x u e,C H E N G u o x i a n g(C o l l e g e o f S c i e n c e s,X i a nS h i y o uU n i v e r s i t y,X i a n710065,C h i n a)A b s t r a c t:T h e p r o p e r t i e s o f t r a n s i t i o n m e t a l d i c h a l c o g e n i d e s(T M D C s)a r eh i g h l y d e t e r m i n e db y t h e p h a s e.I n r e c e n t y e a r s,p h a s e e n g i n e e r i n g h a s b e e n r e c e i v e dm u c ha t t e n t i o n i n t h em o d i f i c a t i o no f t r a n s i t i o nm e t a l d i c h a l-c o g e n i d e s.T h e p r o p e r t i e s o f t h eT M D C s c o u l db ed i r e c t l y i n f l u e n c e db y b o t ht h e p h a s e t r a n s i t i o n p r o c e s s a n d t h e s t a b i l i t y o f e a c h p h a s e.I n t h i s p a p e r,t h em e t h o d o f p h a s e t r a n s i t i o nh a s b e e n i n t r o d u c e db a s e d o n t h e l a t e s t p r o g r e s s i n p h a s e e n g i n e e r i n g o fT M D C s,s u c h a s d i r e c t s y n t h e s i s a n d i n d u c e d p h a s e t r a n s i t i o n.M e a n w h i l e,t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e p h a s e t r a n s i t i o n a n d p r o p e r t i e s o fT M D C s h a v e b e e n d i s c u s s e d s y s t e m a t i c a l l y.F u r t h e r-m o r e,t h e a p p l i c a t i o n so f p h a s e t r a n s i t i o n e dT M D C s i nc a t a l y s i s,e l e c t r o n i cd e v i c e s,a n de n e r g y s t o r a g eh a v e b e e n i n t r o d u c e d.F i n a l l y,t h e c u r r e n t c h a l l e n g e s o f p h a s e e n g i n e e r i n g o nT M D C sw e r e p r o p o s e d,a n d t h e d i r e c-t i o n s f o r f u r t h e r i n v e s t i g a t i o nw e r e p o i n t e do u t.K e y w o r d s:t w o-d i m e n s i o n a lm a t e r i a l;t r a n s i t i o nm e t a l d i c h a l c o g e n i d e s;p h a s e e n g i n e e r i n g;c a t a l y t i c;e n e r g y s t o r-a g e250102021年第1期(52)卷。

进展评述过渡金属硫族化合物纳米管的研究进展陶占良　李锁龙　陈　军*(南开大学新能源材料化学研究所　天津　300071,China)陶占良　男,31岁,博士,从事纳米贮能材料的研究。

*联系人,E-m ail:chenab c@教育部“跨世纪优秀人才培养计划”基金资助项目(2002-48)2003-02-18收稿摘　要　主要介绍了过渡金属硫族化合物M X 2(M =M o ,W ,N b ,T a ,T i ,Zr ,Hf ,R e ;X =S ,Se )纳米材料的研究进展,综述了该类无机富勒烯纳米管的制备、生长机理及应用。

由于该类纳米管包含金属与非金属组成,有别于单一成分的碳纳米管,其在原子探针、催化、储氢、储锂等方面的应用前景广阔。

关键词　过渡金属硫族化合物　纳米管　无机富勒烯The Development of Transition -metal Dichalcogenide NanotubesTao Zhanliang ,Li Suolong,Chen Jun(I nstitute of N ew Ener g y M at erial Chemistr y ,N ankai U niver sity ,T ianjin 300071,China )Abstract T he r ecent pro gr ess o f tr ansitio n -metal dichalcog enide nanomat erials that could bedescr ibed as M X 2(M =M o ,W,N b,T a,T i,Zr ,Hf,Re;X =S ,Se )has been r eviewed.T hepreparat ion,for matio n mechanism and applicatio ns o f this kind of ino rg anic fuller ene -like nano tubeshave been r epo rted .T he distinctiv e str uctur e of these nano tubes ,especially t he funct ional metal /nonmetal com binat ion,enables them to be g oo d candidate for scanning pr obe micro pro be ,so lidlubr icant and energ y sto r age media fo r lithium and hydro gen.Key words T ransition-met al dichalco genide,N ano tube,Inor ganic fuller enes图1　WS 2和石墨的层状结构Fig .1　Layered structures of WS 2and graphite1　硫属化合物纳米管简介自从1985年发现碳家族中的新成员——C 60等富勒烯(Fullerene )[1]以及1991年发现碳纳米管(CarbonNano tubes )[2]以来,由于它们具有新颖的结构特征,特有的力学、电学、磁学及化学性质,已引起了国内外化学、物理、材料、电子学界的极大关注。

过渡金属氧化物纳米材料制备方法技术综述作者：吴晗来源：《科学与财富》2017年第27期摘要：在过渡金属氧化物纳米材料制备方法领域中，其初衷就是按照人类的意愿去控制原子的排列，而实现这种意愿的手段无非通过将宏观的变为微观的纳米材料或者将更微观的原子等变为纳米材料，因此本综述将过渡金属氧化物纳米材料的制备方法分为两大类，一为“自上而下（Top-Down）”，二为“自下而上（Bottom-up）”。

关键词：过渡金属氧化物；纳米；自上而下；自下而上1、概述过渡金属氧化物表现出丰富的价态和价电子构型，被广泛应用在半导体、催化、传感器、磁存储、发光材料、光电转化、太阳能、燃料电池、锂离子电池、超级电容器、生物传感、无机颜料、气敏、热电等领域[1-2]。

过渡金属氧化物纳米材料的制备方法横跨了液相、固相、气相三种相态，制备方法繁杂众多，本综述尝试按照新的分类体系进行分类综述，在过渡金属氧化物纳米材料制备方法领域中，其初衷就是按照人类的意愿去控制原子的排列，而实现这种意愿的手段无非通过将宏观的变为微观的纳米材料或者将更微观的原子等变为纳米材料，所以将过渡金属氧化物纳米材料的制备方法分为两大类，一为“自上而下（Top-Down）”，二为“自下而上（Bottom-up）”。

“自上而下”是指将较大尺寸（从微米级到厘米级）的物质通过各种技术变小来制备所需的纳米结构，一般涉及物理反应。

而“自下而上”是将原子、分子、纳米粒子等为基础单元构建纳米结构的方法，一般涉及化学反应。

2、“自上而下”“自上而下”法往往包括：机械粉碎、高能球磨、固相煅烧、激光刻蚀、电化学等。

具体来说：机械粉碎一般是将过渡金属氧化物颗粒或者大块固体进行破碎。

虽然机械破碎法原理比较简单，但是仅通过机械力将其破碎成纳米尺寸是比较艰难的，因此该方法研究偏向于粉碎设备的研究，如胶体磨，纳米微粉机或称为纳米机。

固相煅烧法按照是否发生化学反应可以分为固相直接煅烧法和固相化学反应法。

微波法制备过渡金属硫化物的结构与性能研究过渡金属硫化物是一类重要的功能材料，具有广泛的应用前景，例如电催化、电化学传感、光电催化、电子元器件等方面。

传统的合成方法多采用水热法、溶胶-凝胶法和氢氟酸法等，但这些方法需要长时间的热处理过程以及高温高压环境，且产物粒径难以控制，往往存在颗粒聚集和化学成分不均匀等问题。

相比之下，微波法具有反应速度快、均相度高和能耗低等优点，并在过渡金属硫化物的制备中展现出广泛的应用前景。

一、微波合成过渡金属硫化物微波合成的基本原理是通过微波辐射使反应体系产生温度和电场变化，进而提高反应速率和转化率。

微波辐射能够提高反应速度和均相度，因此在制备过渡金属硫化物过程中具有不可替代的优势。

目前，微波合成过渡金属硫化物的方法主要包括单模和多模微波反应器两类。

单模微波反应器是利用横向电磁场和反射器构成的封闭腔体，其反应容器为球形或圆柱形。

多模微波反应器则是利用多个输送反射器构成的封闭腔体，并且反应容器为板式或管式。

根据反应条件的不同，微波合成过渡金属硫化物的过程可以分为常温微波法和高温微波法两类。

二、微波合成过渡金属硫化物的反应机制微波反应是在电磁辐射的作用下实现的，其反应机制与传统的热反应机理存在显著的差异。

微波反应的基本特征是在海绵状的反应介质中均匀分布，有效地提高了反应的比表面积，且能够实现均匀加热和快速反应。

针对不同的微波合成方法，在过渡金属硫化物的制备过程中，通常采用化学还原反应、氧化还原反应和水热反应等机制。

以CuS为例，微波法可以较好地控制Cu2+的还原速度，使得反应完成后产物的粒度小、分散性好，并且具有高的光催化活性。

此外，微波辐射能够产生大的涡流、极化和介电损耗，有效地提高了反应速度和转化率。

三、微波合成过渡金属硫化物的结构与性能研究微波法合成的过渡金属硫化物，在粒度分布、晶体结构和性能方面具有一定的优势。

以多晶钼硫化物MoS2为例，常规合成方法通常需要长时间的退火过程，才能实现单晶生长，并且产物具有较大的堆积粒径和较大的晶界面，导致失活和电子迁移受阻，降低了其光电催化和电催化活性。

过渡金属纳米硫化物的制备及其光学和催化性能研究引言纳米技术是近十几年来最为热门的研究领域之一。

纳米材料具有与宏观材料不同的特殊物理和化学特性，因此在各种领域都有着重要应用。

其中，纳米硫化物因其优异的电子、光学和催化性质，被广泛研究。

由于硫原子具有较小的半径，并能与氧化物相反应，因此非常适合制备过渡金属硫化物的纳米材料。

本文介绍了一种简单易行的制备过渡金属纳米硫化物的方法，并对其光学和催化性能进行了研究。

制备方法过渡金属纳米硫化物的制备方法众多，如化学气相沉积、溶胶凝胶、水热法等。

本文采用的是一种简单易行的还原法制备过渡金属纳米硫化物的方法。

具体步骤如下：1.将过渡金属盐(如氯化钴、氯化镍等)和硫化物(如硫酸钠)溶解于去离子水中，得到过渡金属离子和硫离子溶液。

2.将硫化物溶液滴加入过渡金属离子溶液中，缓慢搅拌，并控制pH值为8左右，形成交替混合的沉淀。

3.将沉淀用离心机离心，洗涤干净，然后在100℃左右的高温下干燥。

通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术对所制备的样品进行表征，可以看出样品主要由过渡金属粒子和硫化物粒子构成。

此外，还可以通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和拉曼光谱(Raman)来确定其光学性能。

结果与讨论1.光学性质所制备的过渡金属纳米硫化物样品的光学性质被研究，发现样品在可见光区域表现出明显的吸收峰。

这种吸收峰是由样品的表面等离子体共振引起的。

从光学吸收谱可以看出，CuS和NiS样品的吸收峰位置分别为480nm和395nm。

这表明，过渡金属纳米硫化物的光学性质可以通过改变其粒径和结构来调控。

2.催化性质采用所制备的CuS和NiS样品分别作为催化剂，在苯并咪唑(SBBI)的氧化反应中进行催化实验。

催化实验中，反应物为SBBI和过氧化氢(H2O2)，反应温度为25℃，反应时间为120min。

实验中添加的催化剂量为10mg。

结果表明，与无催化剂反应相比，CuS和NiS样品的加入能够显著促进反应速率，同时能够提高反应的选择性。

二维范德华过渡金属二硫属化物二维范德华过渡金属二硫属化物（二维TMDCs）是一类具有重要应用潜力的纳米材料，近年来引起了广泛的关注和研究。

它们由层状的过渡金属结合硫属元素构成，具有特殊的电子和光学性质，可以在电子学、光电子学和催化领域发挥重要作用。

本文将深入探讨二维TMDCs 的结构与合成方法、性质与应用以及未来发展方向。

一、二维TMDCs的结构与合成方法二维TMDCs通常由单层或几层原子组成，具有特殊的二维结构。

其中，范德华力起到了关键作用，通过过渡金属和硫属元素之间的相互作用来稳定二维结构。

具体来说，过渡金属原子与硫属原子之间存在强烈的相互作用，形成稳定的二维结构。

在合成方法方面，石墨烯剥离法是最常见的方法之一。

它通过机械剥离或化学剥离的方法制备单层TMDCs。

气相沉积、溶液法和气溶胶法等也被广泛应用于二维TMDCs的合成。

这些方法的发展为制备高质量的二维TMDCs提供了重要的途径。

二、二维TMDCs的性质与应用二维TMDCs具有许多特殊的性质，使它们在多个领域具有广泛的应用潜力。

1. 电子性质二维TMDCs的电子性质受到限制和量子尺寸效应的影响。

由于它们的二维结构，电子在平面内运动受到限制，从而导致其电子能带结构的改变。

量子尺寸效应使得二维TMDCs在电子输运和能带调控方面具有特殊性质。

这些特性使得二维TMDCs在电子学领域有着广泛的应用。

2. 光学性质二维TMDCs的光学性质也十分独特。

它们具有较大的束缚能和狄拉克点的存在。

这些特性使得二维TMDCs在光电子学领域具有重要的应用前景。

二维TMDCs可以用于太阳能电池、光电子器件和光催化等方面。

3. 催化性能由于二维TMDCs具有丰富的表面活性位点和较大的比表面积，使得它们在催化领域表现出良好的性能。

钼二硫化物（MoS2）常用于电化学催化、气体传感和电池材料等领域。

总结与回顾：本文对二维范德华过渡金属二硫属化物进行了全面评估并撰写了一篇有价值的文章。