金属硫化物纳米插层电极材料面世

纳米硫物理化学性状及应用纳米硫（Nano-sulfur）即硫的纳米级材料，具有独特的物理化学性质和应用潜力。

以下是纳米硫的物理化学性质及应用的探讨。

纳米硫的物理化学性质：1. 粒径小：纳米硫的粒径通常在1-100纳米范围内，因此具有较大的比表面积和高活性。

这使得纳米硫在吸附负载、催化剂和电子输运方面具有优势。

2. 结构稳定：纳米硫具有较高的热稳定性和光稳定性，能够保持其结构的稳定性，并在相对较高温度下保持其活性。

3. 光电性能：纳米硫具有较窄的能带隙，其光电性质可控性强，适用于光电转换、光催化和光电器件等领域。

4. 电化学性质：纳米硫具有高电化学活性和可逆嵌入/脱嵌反应，可用作锂硫电池的正极材料，具有较高的能量密度和循环稳定性。

纳米硫的应用：1. 锂硫电池：纳米硫作为一种高容量、环境友好的电池材料，可以用于储能系统和电动车辆等领域。

其高比容量和较长的循环寿命使其成为下一代可替代锂离子电池的重要候选材料。

2. 催化剂：纳米硫具有丰富的反应中心，可以用作氧化反应、还原反应和有机合成等催化剂。

优异的催化活性和选择性使其在低温催化、环境保护和能源转化等领域有着广泛的应用。

3. 吸附剂：纳米硫的高比表面积和高吸附能力使其成为吸附分离和废物处理领域的理想材料。

纳米硫可以用于去除重金属离子、染料、有机化合物和气体污染物等。

4. 光催化：纳米硫具有可见光响应能力和较高的光催化活性，可以应用于光解水制氢、有机物降解和光催化合成等领域。

其光催化性能使其具备环境净化和光能转换的潜在应用价值。

5. 生物医学：纳米硫在生物医学领域具有广阔的应用前景。

其较小的粒径使得纳米硫能够在体内更好地渗透和吸附，具有良好的生物相容性和低毒性。

纳米硫可以用于药物传递、癌症治疗和生物成像等。

总结起来，纳米硫是一种具有特殊物理化学性质和广泛应用潜力的纳米材料。

它在能源存储、催化剂、吸附剂、光催化和生物医学等领域具有重要的应用价值。

随着纳米材料研究的不断深入，纳米硫的性质和应用还有待进一步的研究和开发。

金属硫化物在光催化中的应用光催化是一种利用光能激发物质进行化学反应的技术，近年来得到了广泛的关注和研究。

金属硫化物作为一类重要的光催化材料，在光催化领域中展现出了广阔的应用前景。

本文将重点介绍金属硫化物在光催化中的应用。

金属硫化物在水分解制氢中的应用。

水分解制氢是一种清洁、可再生的制氢方法，而金属硫化物具有良好的光吸收性能和催化活性，能够有效地利用太阳能进行水分解反应。

以二硫化钼（MoS2）为例，研究表明，MoS2可以作为催化剂在光照条件下促进水的分解，产生氢气。

这种光催化制氢的方法具有高效、可持续的特点，有望在未来的能源领域得到广泛应用。

金属硫化物在有机污染物降解中的应用。

有机污染物是环境中的一大难题，传统的水处理方法难以有效降解有机污染物，而光催化技术能够通过金属硫化物的光催化作用将有机污染物分解为无害的物质。

例如，硫化亚铜（Cu2S）是一种常用的光催化材料，能够在可见光照射下分解有机污染物，如甲基橙、罗丹明B等。

这种光催化降解有机污染物的方法具有高效、无二次污染的特点，可以有效改善环境质量。

金属硫化物还可以应用于光电化学电池中。

光电化学电池是一种将光能直接转化为电能的装置，而金属硫化物作为光催化材料，可以用于制备光电极，提高光电转化效率。

以硫化锌（ZnS）为例，硫化锌具有较高的吸光性能和载流子传输速率，因此可以作为光电极材料用于光电化学电池中。

研究表明，在硫化锌光电极的作用下，可显著提高光电转化效率，实现高效的光电能转化。

金属硫化物还可以用于光催化人工合成反应中。

光催化人工合成是一种利用光能驱动的人工合成方法，可以实现复杂有机物的合成。

金属硫化物作为催化剂可以在光照条件下促进有机物的合成反应。

以硫化铜（CuS）为例，硫化铜具有良好的光催化活性，可以用于光催化人工合成反应，如有机酮的合成、酯的合成等。

这种光催化人工合成的方法具有高效、环境友好的特点，有望在有机合成领域得到广泛应用。

金属硫化物在光催化中的应用具有广泛的前景。

过渡金属硫化物有哪些过渡金属硫化物（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。

根据新思界产业研究中心发布的《2021年过渡金属硫化物行业深度市场调研及投资分析报告》显示，过渡金属硫化物可以应用在半导体产业中，由于其具有超导、高柔韧强度、高热稳定性、低功耗等特性，可以大幅提升电子元器件性能。

随着电子信息产业规模不断扩大、产品种类不断增多、技术不断升级，半导体地位日益突出，产品性能不断提高，过渡金属硫化物在半导体领域发展潜力巨大。

受益于半导体产业发展，过渡金属硫化物成为材料科学界研究的热点之一，我国在此领域的研究也在不断深入。

2017年，青岛大学物理科学学院与美国堪萨斯大学团队合作，采用剥离-覆盖方式制备出过渡金属硫化物双层异质结构二硫化钼/二碲化钼，并获得材料的激子/电子转移特性和光学特性。

此外，我国浙江大学、南京大学等也先后取得重要研究进展。

第49卷第12期 当 代 化 工 Vol.49，No.122020年12月 Contemporary Chemical Industry December，2020基金项目：国家自然科学基金（项目编号：22065028）；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（项目编号：NJZY18382）；内蒙古自治区自然科学基金（项目编号：2017MS(LH)0202）；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（项目编号：NJZY17102）。

收稿日期：2020-07-31 作者简介：王娜（1978-），女，内蒙古自治区包头市人，讲师，博士，2017年毕业于内蒙古工业大学化学工艺专业，研究方向：纳米催化剂的设计与合成。

E -mail：*******************。

通信作者：胡宇强（1980-），男，讲师，博士，研究方向：金属有机合成及电化学性能研究。

E -mail：******************.cn。

二硫化钼基纳米材料 在电催化制氢中的研究进展王娜1，叶菲菲3，胡宇强2（1. 包头师范学院 化学学院，包头 010403；2. 内蒙古工业大学 化工学院，呼和浩特 010051；3. 海南华侨中学，海口 570206）摘 要：概括近年来在电催化制氢领域中具有特定形态、小尺寸、少片层和其他结构特征的MoS 2纳米材料的制备方法以及应用方面的最新研究进展。

此外，讨论二硫化钼纳米片在电催化制氢催化活性方面所面临的关键障碍，并进一步发现通过增加活性位点的暴露、增加MoS 2的导电性以及制造缺陷等策略能提高其活性。

最后，提出制备高催化性能MoS 2的潜在途径，并对未来硫化钼基材料的实际应用前景进行了展望。

关 键 词：二硫化钼；电催化；纳米材料；析氢反应中图分类号：TQ032.41 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）12-2827-05Research Progress of MoS 2-based Nanomaterialsfor Hydrogen Evolution ReactionWANG Na 1, YE Fei-fei 3, HU Yu-qiang 2（1. Department of Chemistry, Baotou Teachers’ College, Baotou 014030，China ；2. College of Chemical Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China ；3. Hainan Overseas Chinese Middle School, Haikou 570206, China ）Abstract : The preparation methods of MoS 2 nanomaterials with definite morphologies, small size, few-layer and other structural features were summarized, and the recent research progress in the applications was discussed. Moreover, the critical obstacles faced by MoS 2 nanosheets with respect to their catalytic activities of HER were analyzed, and the strategies for improving activity were put forward, such as increasing the exposure of active sites, conductivity and defects. In the end, some suggestions on the pathways achieving high performance MoS 2 nanosheets were also put forward, and perspective on practical application of MoS 2 in the future was prospected. Key words : MoS 2; Electrocatalysis; Nanomaterials; Hydrogen evolution reaction化石燃料作为现代工业的基础，过量开采和使用正在引发全球性环境污染和能源危机问题，寻找可行的化石燃料替代能源日益受到各国关注[1]。

二维过渡金属硫化物材料的可控合成及性能研究近年来，随着纳米材料领域的发展，二维过渡金属硫化物材料作为一种新型材料备受关注。

它具有独特的结构和性能，有着广泛的应用前景。

本文将就二维过渡金属硫化物材料的可控合成及性能研究展开探讨。

首先，我们需要了解什么是二维过渡金属硫化物材料。

二维过渡金属硫化物是由金属元素和硫元素形成的晶格结构，其层状结构使得其在多个方向上具有优异的电学和热学性能。

二维过渡金属硫化物材料的可控合成是实现其优良性能的关键。

目前，研究人员通过各种方法合成了不同种类的二维过渡金属硫化物材料，包括机械剥离法、化学气相沉积法等。

其次，对于二维过渡金属硫化物材料的性能研究也是至关重要的。

通过实验和理论模拟可以揭示其电学、光学、热学等特性。

研究表明，二维过渡金属硫化物材料具有优异的导电性和光学性能，具有广泛的应用前景。

例如，MoS2材料在光电器件中的应用已经引起了广泛的研究兴趣。

除此之外，对于二维过渡金属硫化物材料的性能调控也是当前研究的热点。

通过控制其合成条件和结构，可以实现对二维过渡金属硫化物材料性能的调控。

例如，调控MoS2材料的层数和缺陷可以实现对其光电性能的调控，为其在电子器件中的应用提供了新的思路。

最后，总结可得，二维过渡金属硫化物材料是一类具有潜力的新型材料，在光电器件、传感器、催化剂等领域具有广泛的应用前景。

研究人员对其可控合成及性能研究正在取得重要进展，但仍然面临许多挑战，如材料的稳定性、制备成本等。

未来，需要进一步深入研究二维过渡金属硫化物材料的性能和应用，以实现其在各个领域的广泛应用。

通过本文对二维过渡金属硫化物材料的可控合成及性能研究的探讨，我们可以看到这一类新型材料的潜力和重要性。

希望未来在这个领域的研究可以取得更大的突破，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

二维过渡金属硫化物材料的制备与性能研究二维过渡金属硫化物材料是近年来材料科学领域的一个热点研究方向。

这类材料以其独特的物理和化学性质，被广泛应用于电子器件、催化剂、能源存储等领域。

本文将以二维过渡金属硫化物材料的制备和性能研究为主题，介绍其重要性、制备方法和性能研究的进展。

一、二维过渡金属硫化物材料的重要性二维过渡金属硫化物材料具有许多独特的性质，如结构可调性、卓越的电子和光学性能，以及优良的机械和热学性能等。

这些特性使得其在电子器件、光电子学、催化剂以及能源领域中具有巨大的应用潜力。

首先，在电子器件方面，二维过渡金属硫化物材料的优异电子性能使其成为替代传统硅基材料的理想候选。

例如，二维硫化钼在柔性电子领域中被广泛应用。

其高载流子迁移率和优良的机械可伸缩性使之成为高性能透明导电电极材料的最佳选择。

其次，二维过渡金属硫化物材料的光学性能也引起了广泛的关注。

许多材料在单层或多层形式下展现出特殊的光学特性，如量子束缚效应、吸收和发射等能级调控。

这些性质对于光学器件的设计和构建具有重要意义。

最后，二维过渡金属硫化物材料作为催化剂在催化反应方面具有重要应用价值。

由于其高比表面积和丰富的活性位点，该材料在电化学催化、光催化和化学催化等方面表现出卓越的催化活性。

因此，二维过渡金属硫化物材料在环境保护、能源转化等领域具有广阔的应用前景。

二、二维过渡金属硫化物材料的制备方法目前，二维过渡金属硫化物材料的制备方法主要包括物理剥离法、化学气相沉积法和溶液法等。

物理剥离法是通过剥离三维材料来制备二维材料，最为典型的剥离方法是机械剥离法，其原理是通过机械剥离的方式将三维材料分离成二维薄片。

化学气相沉积法是通过将金属前驱体和硫源前驱体在高温下反应生成沉积物，进而制备二维材料。

溶液法则是利用溶液中金属离子和硫化物进行反应生成二维材料，这种方法较为简便且使用范围广泛。

除此之外，还有其他一些制备方法，如热解法、水热法和电化学沉积法等。

金属电极二维材料
金属电极二维材料是指由金属材料构成的二维纳米材料。

金属电极二维材料具有独特的电学、光学、热学和力学性质，由于其二维结构的特殊性，可以显示出与三维金属材料不同的性能。

金属电极二维材料可以通过化学气相沉积、机械剥离、溶液剥离等方法制备。

常见的金属电极二维材料包括石墨烯、二硫化钼、二硫化钨等。

金属电极二维材料具有优良的导电性能，是理想的电极材料。

由于其二维结构，金属电极二维材料具有大比表面积和高电子迁移率，可以提高电极的反应活性和电荷传输速率。

此外，金属电极二维材料还具有良好的机械柔性和可调控性，可以用于柔性电子器件、光电器件和催化剂等领域。

金属电极二维材料的研究和应用具有重要的科学意义和应用价值。

研究人员正在努力开发新的金属电极二维材料，并探索其在能源存储、传感器、光电子器件和催化剂等领域的应用。

二维层状过渡金属二硫属化物纳米片的化学超薄二维层状过渡金属二硫属化物纳米片（TMDs）是从根本上和技术上耐人寻味的。

相比于石墨烯片，它们是化学通用的。

单个或几个层次的TDMs-可以通过散装材料的剥离，或自底向上的合成获得- 是直接带隙半导体，其带隙能量，以及载流子类型（n型或p型），取决于它们的化合物之间的变化组成，结构和维度。

在这篇综述中，我们描述了，TMDs的可调电子结构如何使他们对各种应用更具吸引力。

他们已经研究了析氢和加氢脱硫化学活性的电催化剂，以及在光电子领域中的电活性材料。

他们的形态和属性也可用于储能应用，如锂离子电池和超级电容器的电极。

最近的研究表明，在确定它们的基本属性时，除了材料中的原子的组合和安排，维度也起着至关重要的作用。

在过去的几年里最引人注目的是二维（2D）的石墨，它展现出的异于常理的凝聚态现象在散装石墨中是少有的。

石墨烯的快速发展和制备超薄层方法的进步导致人们对其他二维材料的研究。

特别是，过渡金属二硫属化物的单层（TMDs）层状结构类似于石墨，已得到人们的显著关注，因为他们中的一些是有相当大的带隙的半导体而且在自然界里是丰富的。

石墨烯从根本上和技术上对于许多应用是有意思的，它是一种惰性气体，并且只能由所需分子的官能化使其具有活性，这又反过来导致一些外来属性的损失。

与此相反，单层的2维的TDMs - 其通式为MX2，其中M是一种组4-10的过渡金属，X是硫族元素（图1）- 展现出丰富的化学性。

这为各种领域的基础和技术上的研究提供了机会，包括催化，储能，传感和电子设备，如场效应晶体管和逻辑电路。

散装TMDs的属性是多种多样的——从绝缘体如HfS2，半导体如MoS2和WS2，半金属如WTe2和TiSe2，真正的金属如NbS2和VSe2。

几个散装的TMDs 如NbSe2和TaS2表现出低温现象，包括超导，电荷密度波（CDW，晶格周期性的失真）和Mott过渡（金属到非金属的过渡）。

摘要纳米金属硫化物的可控合成及其性能研究摘要近年来，纳米金属硫化物由于其具有非常复杂的结构及丰富的物理和化学性质，在纳米激光器、固体润滑剂、催化剂、储氢材料和场发射材料等方面都有着广泛的应用前景[1]。

发展简便、可控、普适、环境友好的纳米金属硫化合物合成方法以获得具有特定组成、尺寸、形貌的纳米材料，对纳米材料的实用化具有重要的意义[2]。

本论文主要采用高温热分解单源前驱体法，选取适当的反应时间、温度以及表面活性剂的组成来控制金属硫化物纳米晶的形貌及性能。

其中纳米晶主要包括具有荧光特性与催化性能的硫化镉纳米晶、锰离子掺杂的硫化锌纳米线、潜在催化性能的花状硫化锰纳米晶和硫化铋纳米晶。

并通过对其形貌的控制来更进一步探讨了纳米晶生长的机理。

论文的主要内容及结果如下：1.用单源前驱体二乙基二硫代氨基甲酸镉Cd(Ddtc)2在油胺和十八烯混合溶剂中合成了CdS纳米棒（10nm×3nm）,而在油酸，油胺和十八烯的混合溶剂中合成粒径6nm的CdS量子点。

体系的反应温度都是260℃，并且它们都具有良好的荧光特性，发射波长在620nm。

由于油胺对CdS纳米晶（100）晶面的选择性吸附，使得CdS在生长的过程中形成了1D纳米棒。

而当加入等物质的量油酸时，它的存在会使油胺的吸附作用减弱，因而在成核结晶的过程中，CdS纳米晶表面趋于稳定，从而形成吉布斯自由能低的量子点结构。

通过温度和时间的控制，可以获得长径比可调CdS纳米棒和粒径可调的CdS量子点。

2.在原有的Zn(Ddtc)2在纯油胺溶液中合成了六方相的ZnS超细单晶纳米线基础上，通过减少前躯体的量，ZnS纳米线的直径由4.4nm降至2.6nm；并且通过锰离子的掺杂让ZnS纳米线在584nm处具有很强的发射峰。

最后讨论了不同反应温度以及掺杂量对ZnS纳米线荧光特性的影响，结果表明在260℃，锰离子掺杂量在1%时，ZnS纳米线荧光特性最强。

3. 用Bi(Ddtc)3在油胺，十八烯的混合溶剂中合成了片状结构的硫化铋纳米晶，为其在锂离子电池中的进一步应用奠定了基础。