Page 60 - 《精细化工》2022年第7期
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·1346·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            材料的电子、磁性和催化剂活性的令人兴奋的途                              料 [54-55] 。本节中将会对 1T-MoS 2 在析氢反应、离子
            径，但在纳米科学中却是复杂现象，仍需要进一步                             电池、光和热催化等领域的应用进行总结。
            进行探究。                                              2.1  1T-MoS 2 在析氢反应（HER）中的应用
            1.7  S 空位的引入调控 2H-MoS 2 向 1T-MoS 2 的定向                 传统化石燃料的大量使用，导致环境遭受了巨
                 转变                                            大的污染和破坏，不管是从绿色化学还是环境友好
                 有研究表明，当 MoS 2 层中存在类似于电子供                      的角度来看，氢能源都将成为未来最受欢迎的能源
            给者的硫空位（V s ）时也可以触发 MoS 2 从 2H 相到                   之一  [56] 。目前，氢析出反应中，最好的催化剂就是
            1T 相的转变    [52] 。如 YANG 等 [45] 通过对 MoS 2 层进行       以 Pt 为代表的贵金属催化剂，但由于造价的昂贵，
            Ar 处理（环境压力、200  ℃、气体流速 10 mL/min                   极大地限制了其在氢析出反应中的应用                  [37] 。因此寻
            持续 30 min），MoS 2 纳米片中的硫被消耗，导致从                     找一种廉价、易得且便于大规模生产的氢析出催化
            2H（低旋转）到 1T（高旋转）的过渡和样品的磁化，                         剂成为高效制氢的关键。研究表明，2H-MoS 2 催化
            这将会导致部分 1T 相的产生。同样，O 2 处理会触                        剂在 HER 反应中有着较好的催化活性               [7,57] 。而相比
            发 S 原子的解吸并在 MoS 2 边缘形成 1T 相，同时产                    于 2H-MoS 2 ，1T-MoS 2   基面活性位点数量大大增加，
            生不同数量级的磁性。通过 XPS 和 XANES 技术，                       且其导电率相比 2H-MoS 2 几乎呈数量级的增加，使
            他们发现 O 2 处理后的样品中会生成 1T 相占比更高                       得 1T-MoS 2 成为了 HER 反应中研究的热点             [37,44] 。
                                                               LUKOWSKI 等    [37] 采用 化学剥离法 制备了单层
            的 MoS 2 。结合其他的表征技术，他们也发现了 O 2
            处理对 V s   驱动的 MoS 2 相变和电子修饰具有更强的                   1T-MoS 2 纳米片并用于 HER 反应。研究表明，所制
                                                                                                   2
            影响力。值得注意的是，此方法 V s 虽然是由气体分                         备的含单层 1T-MoS 2 纳米片在 10 mA/cm 的电流密
            子诱导产生的，但是后续的 V s 导致 MoS 2 相的转变                     度下，过电位和 Tafel 斜率均比未剥离的 1T-MoS 2
            才是更为关键的一步（此处与上文所提到的气体分                             高出 1 倍以上，且这种含单层的 1T-MoS 2 纳米片能
            子诱导的相变侧重点不同）。此外，WANG 等                    [53] 也   拥有更高的导电率和更多的活性位点。WANG 等                    [58]
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                                                               通过电化学方式，用 Li 对 MoS 2 进行插层，将垂直
            报道过将覆盖在碳载体上的初始 2H-MoS 2 在 NH 3
                                                               排列的 MoS 2 的相位连续地从 2H 调节到 1T。获得
            中 800  ℃下退火 3 h，可获得 N 掺杂的 1T-MoS 2 晶
                                                               的催化剂材料（含 1T相的 MoS 2 材料）表现出 113 mV
            格，这个过程中从 2H 相到 1T 相的转化也归因于 N
                                                                                       2
            掺杂形成的硫空位。尽管可以通过各种方法在块状                             的起始电势（ 0.1 mA/cm ）， Tafel 斜率为 43~
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                                                               47 mV/dec，交换电流密度为 0.13~0.25 mA/cm 。
            或单层 MoS 2 上引入硫空位（V s ），但 1T 相产率通
                                                               YANG 等  [59] 将 2H-MoS 2 和(NH 4 ) 2 MoS 4 进行超声处
            常＜50%。这可能是由于晶格中所形成的 V s 的总量
                                                               理，并采用溶剂热法将 1T-MoS 2 组装在 2H-MoS 2 纳
            有限，并且还必须考虑材料的均匀程度。通过探索
                                                               米片上，制备出的混合材料电势为 202 mV，Tafel
            新的处理策略或调整前驱体，可能会生成 1T 相含量
                                                               斜率为 60 mV/dec。
            更高的 MoS 2 ，但这仍需要付出巨大的努力。
                                                                   以上研究表明，虽然采用各种方法制备的含
                 除上文所述的调控方法可获得 1T-MoS 2 外，还
                                                               1T-MoS 2 的 HER 电极的性能稍有差异，但在相同的
            有一些其他的诸如机械球磨和电子注入等方法。然
                                                               超电势下，将 1T-MoS 2 引入原始的 2H-MoS 2 中可能
            而，这些方法中均存在产品中 1T 相占比低、方法推
                                                               导致较低的启动电势，较低的 Tafel 斜率和较大的电
            广受限等缺陷，仍需要加以改进。此外，目前还没
                                                               流密度   [11] 。并且，1T 相占比越高的 MoS 2 材料表现
            有方法可以合成纯的（1T 相占比达 100%）1T-MoS 2 ，
                                                               出的催化性能越优异。此外，通过调控一些因素，
            开发出高纯度 1T-MoS 2 材料（1T 相占比达 99.9%以
                                                               如引入更多的硫空位和暴露更多的边缘缺陷，可以
            上）的方法仍任重道远。
                                                               进一步提高 1T-MoS 2 在酸性溶液中的 HER 性能            [1,60] 。
            2  1T-MoS 2 在能量转换和存储中的应用                           这主要是由 MoS 2 的性质所决定的，即 MoS 2 边缘缺
                                                               陷和硫空位处往往拥有比基面更高的活性。然而，
                 1T-MoS 2 相较于 2H-MoS 2 拥有更大的层间距、               无论是 1T 还是 2H 相的 MoS 2 ，在碱性电解液中通
            更高的电导率和更多的催化活性位点（其基面上同                             常都具有较低的活性         [61] ，但已经有研究者致力于采
            样有活性位点），从而极大地优化了其电化学性能，                            取一些策略来增强 1T-MoS 2 在中性和碱性介质中的
            使得 1T-MoS 2 逐渐成为了材料（如光学材料等）、催                      性能，如 ZHANG 等      [62] 通过构筑多功能混合催化剂
            化（如光/电/热催化等）、能量转化及储存（如锂/                           成功实现了这一目标。
            钠离子电池、超级电容器等）和电子器件（如场                                  总的来说，1T-MoS 2 是一种优异的 HER 反应催
            效应晶体管、光电晶体管等）等领域的热门研究材                             化剂，且相比于 2H-MoS 2 ，其拥有更高的 HER 性能。
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