淺談二硫化鉬的研究現狀

高潮（常州工程職業技術學院制藥與環境工程學院，江蘇 常州 213164）

淺談二硫化鉬的研究現狀

高潮（常州工程職業技術學院制藥與環境工程學院，江蘇 常州 213164）

二硫化鉬由于其獨特的層狀結構，使其具有了優異的光學、力學、電學和熱學性質，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域的潛在應用而成為近年來的研究熱點。

二硫化鉬;二維;層狀;納米

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

1 二硫化鉬的結構性質

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構，金屬鉬原子被兩個硫原子夾在中間。金屬Mo與S原子之間通過較強的共價鍵相結合，層與層之間通過較弱的范德華力相結合，層間距為6.5 ?。塊體MoS2是間接帶隙半導體，帶隙能為1.2eV，單層的MoS2是直接帶隙半導體，帶隙能為1.6eV。MoS2具有1T、2H、3R三種晶體結構。1T和3R型MoS2屬于亞穩態，2H型MoS2為穩定相，它是典型的層狀結構。2H型MoS2顯示的是半導體性質，而1TMoS2顯示的是金屬性質。

2 二硫化鉬的制備

為了達到所需要的性質，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，經常使用溶液剝離的方法。如，近來研究者使用化學或電化學Li-插層剝離的方法剝離出MoS2納米片；研究者還發現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

由于在化學剝離過程中晶體結構容易變形，因此，大面積的MoS2納米片可以通過化學沉積法制備生成。相比較于化學剝離，化學沉積法比較有效的在基質（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、光學設備。

3 二硫化鉬的應用

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成為現代高性能電池的代表。MoS2基質材料具有較高的理論容量，這是由于通過一系列的反應MoS2能夠存儲大量的Li離子。因為MoS2三明治的層狀結構，層與層之間由較弱的范德華力相結合，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-絲氨酸協助的方法合成了MoS2-石墨烯復合材料，該復合材料電極顯示了非常搞得比電容以及非常好的循環穩定性。

3.2 光催化劑

太陽能半導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注，它能夠解決環境和能源問題。二維材料納米片由于其獨特的結構、電子和光學性質。二維層狀材料具有高的比表面積能夠為不同的反應提供大量的活性位置，此外，納米結構的二維層狀材料還能形成多種多樣的界面接觸緊密的復合材料。MoS2由于其三明治結構在光催化領域被廣泛研究。

3.3 超級電容器

MoS2由于其獨特的二維納米結構和優異的光學、力學、電學和熱學性質及其在固體潤滑劑、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域的潛在應用而成為近年來的研究熱點，引起了物理、化學、材料、電子等眾多領域研究人員的廣泛關注，成為當前科研領域的新寵。當然目前仍還有很多問題還在探索當中，仍需要我們科研人員繼續進行進一步的研究。

[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.