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一种三相异质结二维材料

以二维材料为构筑单元制备多元异质结体系并对其结构和电子性质进行有效调控是一个在开发新型能源材料和智能材料领域的重要途径,但与此同时在合理设计高效二维异质结也存在巨大的挑战。

   二维复合材料一般采用垂直异质结和横向异质结结构,最近郑州大学许群教授课题组,陕西师大尹世伟教授,美国橡树岭纳米技术国家重点实验室SumpterJingsongHuang博士以及澳大利亚格里菲斯大学Yun Wang博士等人成功合作巧妙设计了一种三相异质结二维材料。他们首先通过使用超临界流体技术获得洁净表面的二维石墨烯和二硫化钼,再通过二次超临界技术首次合成出将垂直异质结和横向异质结同时融合而形成的三相2H-/1T’-MoS2/Graphene异质结。通过第一性原理理论分析证明这种三相材料都具体独特的贡献: 石墨烯的高导电性有利于电荷的传递,具有准金属性的1T’-MoS2 能加强层间的电子耦合作用,而2H-MoS2 具有光活性以及高催化活性使之能用于光电催化产氢,最后,这三相材料结构具有合理的能带排列和,电子可以通过高导电性的石墨烯片层跃迁至1T’-MoS2相,随后,1T’-MoS2得到的电子被用于填充横向异质结构中2H-MoS2相所产生的光空穴,从而有效抑制光生电荷的复合。因此,运用该三相复合材料可以数百倍的提高2H-MoS2在光电催化产氢上的效率。


一种三相异质结二维材料


该研究工作展示了三相二维异质结材料相对于广泛研究得二相二维异质结的独特优势,因此对于进一步合理设计新型多相二维材料及其功能异质结具有积极的借鉴作用。相关文章发表在Advanced Electronic MaterialsDOI: 10.1002/aelm.201700024)上。文章链接为http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.201700024/full,或直接点击左下角阅读原文按钮进行阅读。


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