原子级厚MoS2的剥离方式获突破

据悉,武汉理工大学麦立强教授团队的原子级厚二硫化钼(MoS2)的剥离方式获突破,具体是用电化学剥离方法将MoS2块剥离成原子级厚MoS2,进而使其在纳米流体、受限电催化、量子器件、传感器等方面具有广阔的应用前景。

当前,原子级厚的过渡金属二氯代物(TMDs)的生产方法主要有“自上而下”的剥离方法和“自下而上”的化学气相生长。但是这两种方法均存在一定的不足,主要表现在大规模的生产时间要特别长以及生产条件较为苛刻需要高温,并且还会引入大量的晶体学缺陷。因此,原子级薄膜TMDs生产快速、简单、高效率和高产量的制备方法仍然是一个重要的问题。

原子级厚MoS2的剥离方式获突破图片

针对上述的不足,麦立强教授课题组提出了一种电化学剥离方法,其能直接将较大质量的2D TMDs块转变为原子级薄度的2D TMDs,且具有剥离速度超快、原子级均匀薄层和高保留率(30-40%)的特点。与二硫化钼块(347毫伏)相比,原子级厚MoS2作为析氢反应(HER)的电催化剂更有效,且显示出更低的过电位(127毫伏)。

此外,使用10–8M若丹明6G(R6G)作为目标分析物,剥离二氧化硅被证明能显著提高使用表面增强拉曼光谱(SERS)的灵敏度增强因子(1.15×105)。研究还表明,均匀的双层/三层二氧化硅层最终被保留并形成堆叠结构。这种电化学剥离方法能在短时间内产生原子级的二氧化硅薄膜,形成的均匀层叠的几层2D薄膜显示出巨大的应用潜力。

为了研究单个TMD片的动态结构演变,研究人员基于单个二硫化钼片制作了片上电化学器件。结果发现,当在较高电位区域(0.2–1.4Vvs SCE)进行循环伏安测试时,会捕捉到明显的氧化还原转变。在获得这一电化学信号后,比较了等速测试前后二硫化钼的光学图像(图2a,c),发现CV测试后的MoS2边缘显示出从黄色到绿色的颜色变化(图2c)。图2b显示了初始二氧化硅的ΔV分布的情况。对于电化学处理后的MoS2,变色区域的Δν降低至≈22.5cm-1(图2d)。

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