淺談二硫化鉬的研究現(xiàn)狀

高潮（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院制藥與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213164）

淺談二硫化鉬的研究現(xiàn)狀

高潮（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院制藥與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213164）

二硫化鉬由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，使其具有了優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，在固體潤滑劑、加氫脫硫催化劑、鋰離子電池、超級電容器及光電子器件等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而成為近年來的研究熱點(diǎn)。

二硫化鉬;二維;層狀;納米

2010年，英國曼徹斯特大學(xué)教授Novoselvo和Geim由于發(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎，石墨烯的發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對平面二維結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。因此，近年來與石墨烯具有相似結(jié)構(gòu)的二維層狀納米材料（如二硫化鉬）的研究熱潮不斷興起。

1 二硫化鉬的結(jié)構(gòu)性質(zhì)

MoS2是輝鉬礦的主要成分，其顏色具有金屬光澤，形貌類似于石墨。MoS2是典型的層狀金屬硫化物，具有典型的三明治結(jié)構(gòu)，金屬鉬原子被兩個硫原子夾在中間。金屬M(fèi)o與S原子之間通過較強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合，層與層之間通過較弱的范德華力相結(jié)合，層間距為6.5 ?。塊體MoS2是間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙能為1.2eV，單層的MoS2是直接帶隙半導(dǎo)體，帶隙能為1.6eV。MoS2具有1T、2H、3R三種晶體結(jié)構(gòu)。1T和3R型MoS2屬于亞穩(wěn)態(tài)，2H型MoS2為穩(wěn)定相，它是典型的層狀結(jié)構(gòu)。2H型MoS2顯示的是半導(dǎo)體性質(zhì)，而1TMoS2顯示的是金屬性質(zhì)。

2 二硫化鉬的制備

為了達(dá)到所需要的性質(zhì)，選擇合適的有效的合成方法是非常重要的。目前已有大量的方法被用來合成MoS2。

2.1 自上而下的方法

為了獲得大量的單層MoS2納米片，經(jīng)常使用溶液剝離的方法。如，近來研究者使用化學(xué)或電化學(xué)Li-插層剝離的方法剝離出MoS2納米片；研究者還發(fā)現(xiàn)可以在不同的液相中超聲剝離出MoS2納米片，比如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等。

2.2 自下而上的方法

由于在化學(xué)剝離過程中晶體結(jié)構(gòu)容易變形，因此，大面積的MoS2納米片可以通過化學(xué)沉積法制備生成。相比較于化學(xué)剝離，化學(xué)沉積法比較有效的在基質(zhì)（SiO2/Si或Au）上面生長出MoS2納米層，制備出的MoS2納米層具有比較高的質(zhì)量以及可以控制MoS2納米層的厚度。由CVD方法制備出的MoS2納米層可以用作電子、光電伏、光學(xué)設(shè)備。

3 二硫化鉬的應(yīng)用

3.1 鋰離子電池

鋰離子電池由于其高的電流密度、高的功率密度、高的可逆容量以及卓越的存儲性質(zhì)成為現(xiàn)代高性能電池的代表。MoS2基質(zhì)材料具有較高的理論容量，這是由于通過一系列的反應(yīng)MoS2能夠存儲大量的Li離子。因為MoS2三明治的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間由較弱的范德華力相結(jié)合，Li離子能夠很容易在層間嵌入和脫嵌。Feng.等通過水熱法合成MoS2納米片，MoS2納米片電極顯示了非常高的電容量～1000mAh/g。Kun Chang.等通過L-絲氨酸協(xié)助的方法合成了MoS2-石墨烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料電極顯示了非常搞得比電容以及非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。

3.2 光催化劑

太陽能半導(dǎo)體光催化劑作為非常有潛力的光催化材料受到了廣泛的關(guān)注，它能夠解決環(huán)境和能源問題。二維材料納米片由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、電子和光學(xué)性質(zhì)。二維層狀材料具有高的比表面積能夠為不同的反應(yīng)提供大量的活性位置，此外，納米結(jié)構(gòu)的二維層狀材料還能形成多種多樣的界面接觸緊密的復(fù)合材料。MoS2由于其三明治結(jié)構(gòu)在光催化領(lǐng)域被廣泛研究。

3.3 超級電容器

MoS2由于其獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)及其在固體潤滑劑、加氫脫硫催化劑、鋰離子電池、超級電容器及光電子器件等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而成為近年來的研究熱點(diǎn)，引起了物理、化學(xué)、材料、電子等眾多領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)前科研領(lǐng)域的新寵。當(dāng)然目前仍還有很多問題還在探索當(dāng)中，仍需要我們科研人員繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

[1]Zhou,W,Yin,Z.;Du,Y,Huang,X,Zeng,Z,Fan,Z,Liu,H,Wang,J, Zhang,H.Synthesis of Few-Layer MoS2 Nanosheet-Coated TiO2 Nanobelt Heterostructures for Enhanced Photocatalytic Activities. Small 2013,9,140-147.

[2]Bo Weng,Xin Zhang,Nan Zhang,Zi-Rong Tang,and Yi-Jun XuTwo-Dimensional MoS2 Nanosheet-Coated Bi2S3.Discoids: Synthesis,Formation Mechanism,and Photocatalytic Application. Langmuir 2015,31,4314-4322.