JACS封面：氯化钠模板法批量制备二维金属性TMDCs纳米片

二维金属性过渡金属硫属化合物 (MTMDCs) 因其电荷密度波相变、非常规超导、磁性等新奇的物理特性，以及其在微纳电子器件和新型催化/储能等领域的广阔应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。需要指出的是，二维MTMDCs纳米片粉体的批量制备是实现其规模化应用的前提条件，特别是在能源领域具有十分重要的研究价值。然而，当前文献报道的MTMDCs纳米片粉体通常是通过化学剥离法的制备，该制备过程复杂且MTMDCs纳米片的层厚/畴区尺寸不易控制。因此，发展一种简单普适的制备方法来批量合成高质量、层厚/畴区尺寸均匀的MTMDCs纳米片粉体材料对于解决基本物理问题和推动工业化应用非常重要。

近日，北京大学工学院张艳锋研究员（点击查看介绍）课题组在二维MTMDCs纳米片粉体的批量制备和绿色转移方面取得了重大研究进展。他们以价格低廉/储量丰富的微米级氯化钠晶体作为生长模板，采用温和的化学气相沉积方法，实现了二维MTMDCs纳米片粉体的批量合成，并以TaS₂为例对其内在生长机制和应用前景进行了深入研究。

该课题组创新性地采用价格低廉/储量丰富的微米级晶化的氯化钠 (NaCl) 粉体作为生长模板，实现了二维MTMDCs材料（包括TaS₂、NbS₂和V₅S₈）纳米片粉体的批量化制备。所采用的NaCl模板可以通过简单的水相溶解过滤法去除，进而直接获得高洁净度、高质量的二维MTMDCs纳米片粉体。这种高效的NaCl模板制备法和简单无损的绿色转移过程对二维MTMDCs材料的批量制备以及工业化应用探索具有非常重要的研究意义。他们以TaS₂为例，研究发现该方法所制备的厚度/畴区尺寸均匀的TaS₂纳米片粉体在常见的溶剂（乙醇等）中均具有极好的分散性。进而可将TaS₂纳米片装配到任意电极表面，作为高效的催化剂应用于电催化析氢。此外，他们以不同晶面的氯化钠单晶作为模型衬底，通过实验和DFT理论计算相结合，深入探究了TaS₂在NaCl晶体上的内在生长机制。该工作不仅为人们提供了一种二维MTMDCs材料批量制备的新方法，同时也为MTMDCs材料的工业化应用探索提供了一个新视角。

图1. 化学气相沉积法制备二维金属性过渡金属硫属化合物纳米片粉体

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 杂志上并被选为封面文章，文章的第一作者是北京科技大学博士生郇亚欢、北京大学博士后史建平以及清华-伯克利深圳学院邹小龙研究员，通讯作者是北京大学张艳锋研究员、张青研究员以及北京科技大学闫小琴教授。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部和北京市科委等项目的大力支持。

图2. 封面图。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Scalable Production of Two-Dimensional Metallic Transition Metal Dichalcogenide Nanosheet Powders Using NaCl Templates toward Electrocatalytic Applications

Yahuan Huan, Jianping Shi, Xiaolong Zou, Yue Gong, Chunyu Xie, Zhongjie Yang, Zhepeng Zhang, Yan Gao, Yuping Shi, Minghua Li, Pengfei Yang, Shaolong Jiang, Min Hong, Lin Gu, Qing Zhang, Xiaoqin Yan, Yanfeng Zhang

J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 18694-18703, DOI: 10.1021/jacs.9b06044

导师介绍

张艳锋

https://www.x-mol.com/university/faculty/18964