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[转载]富缺陷二硫化钼超薄纳米片用于增强的电催化产氢反应: Lube 2013-11-9 17:01; 随着传统化石燃料的消耗殆尽及其所带来的环境问题，作为高效而且清洁的氢能受到了广泛的关注。因此，大量的研究集中在如何高效而可持续的产生氢气用作能源载体。近年来，基于电催化剂的产氢反应因其高效能受到了越来越多的研究。传统的以贵金属尤其是铂为基础的电催化剂具有很好的催化活性，但是其昂贵的价格和稀有性限制了他们的实际应用。最近几年，基于以二硫化钼为代表的非铂产氢电催化剂因其廉价和较高的性能引起了广泛的关注。然而研究发现，块材二硫化钼的电催化产氢性能很差。进一步的理论与实验研究表明，二硫化钼中催化产氢反应发生的活性位点位于其片层结构的边缘。因此，增加二硫化钼电催化剂活性边缘位点是提高其电催化性能的一个重要途径。众所周知，作为一种经典的无机石墨烯类似物，二硫化钼具有典型的层状结构，其层间通过范德华力结合在一起。通过制备二维二硫化钼超薄片虽然可以暴露更多的表面积并促进离子与气体的传输，但是主要增加的是其（002）晶面的暴露率，而二硫化钼的（002）晶面恰恰是电催化惰性的晶面，对产氢反应没有增强作用。因此，提高二硫化钼超薄片所暴露的活性边缘位点是提高其电催化活性的一个很好的解决途径，然而如何实现热力学不稳定的边缘的暴露却是一个很棘手的难题。为了解决这个难题，中国科学技术大学谢毅教授课题组与新加坡南洋理工大学楼雄文教授合作，首次提出通过在二维的二硫化钼超薄纳米片面上设计缺陷结构，实现了显著的额外活性边缘位点的暴露，并获得了增强的电催化产氢活性，同时实现了该催化材料的高稳定性。相关研究成果发表在Advanced Materials上。该小组通过设计高浓度的钼酸铵与过量的硫脲的反应，使反应过程中的初级晶畴受到过量硫脲的作用导致不完全的取向生长，从而得到具有准六次对称性的富缺陷二硫化钼超薄纳米片。纳米片表面的大量的缺陷导致了片层一定程度上的开裂，从而暴露出额外的边缘活性位点。另外，通过调控合成条件，该小组成功制备了无缺陷的二硫化钼超薄纳米片以及富缺陷的纳米片集合体等对比材料用来研究电催化产氢性能的决定因素。通过对几种材料的电催化性能做的深入研究，结果显示，富缺陷二硫化钼超薄片具有最低的产氢反应过电位（约120 mV），远远低于其他几种对照物(160–250 mV)，显示出卓越的电催化产氢活性。同时，在同等的过电位（200 mV）下，富缺陷二硫化钼超薄片的产氢电流密度达到了13 mA cm −2 ，远优于其他对比催化剂。对于材料性能的大幅度提升，该小组提出二硫化钼超薄片面上的富缺陷特征使得更多的活性边缘位点得以暴露，从而大幅增加了电催化产氢反应发生的活性位点，进而增强了材料的催化活性。值得注意的是，富缺陷二硫化钼超薄片具有很低的Tafel斜率（50 mV/dec），是目前已知的单相二硫化钼电催化剂中所测得的最优数值，进一步证实了其高效的电催化活性。另外，该小组测得富缺陷二硫化钼超薄片的活性位点密度为无缺陷二硫化钼超薄纳米片的2.9倍，二硫化钼块材的13倍，直接证实了缺陷在增加电催化活性位点中起到的重要作用。除了高效的电催化活性，富缺陷二硫化钼超薄片还实现了很好的催化反应稳定性。实验证明，经过3000个伏安循环后，其产氢活性没有明显的变化。另外，恒电压下的持续电催化产氢反应（10000秒）也未发现其催化反应活性发生明显衰减。该工作不仅发展了高性能二硫化钼产氢电催化剂，而且为研究二硫化钼的催化机理以及产氢性能的决定因素提供了重要支持。更重要的是，通过缺陷的引入增加催化反应活性位点的方法为提高催化剂的催化活性提供了一种普适的方法，并对研发其他新型高性能催化材料开辟了一条可行的路径。; 1 次阅读|0 个评论

[转载]二硫化钼纳米片功函数相关研究获进展: hanlingeorge 2013-9-9 12:33; 哈尔滨工业大学的研究人员在二维二硫化钼（MoS 2 ）纳米片功函数及载流子浓度调控研究方面取得进展，相关论文日前在《美国化学会·纳米》（ACS Nano）刊发。据介绍，与石墨烯相比，二维MoS 2 纳米片具有合适的带隙，适用于光检测等功能器件。金属电极与MoS 2 纳米片之间的电接触行为对器件性能的影响很大，研究者需要了解接触处的能带排列，因此对MoS 2 纳米片功函数的表征及调控成为最近的研究热点。研究人员通过引入具有偶极动量的自组装单分子层，成功对MoS 2 纳米片载流子及功函数进行了调控，其自组装单层能够使得单层MoS 2 纳米片的场效应晶体管极性发生变化。通过调节MoS 2 纳米片的功函数来调控MoS 2 纳米片功能器件中金属电极与MoS 2 接触处的接触势垒，能够指导基于电接触的功能器件的设计及制备，用于气敏及光响应器件等领域。《中国科学报》 (2013-08-27 第4版综合); 1448 次阅读|0 个评论

薄：太阳能电池的新方向: 热度 1 zhpd55 2013-6-27 22:06; 薄：太阳能电池的新方向诸平据科学日报（ ScienceDaily ）网站 2013 年 6 月 26 日报道，美国麻省理工学院（ MIT ）的研究小组发现 , 一种有效的太阳能电池可以由一堆仅有两种一个分子厚度的材料组成 : 即石墨烯 ( 仅有一个原子厚度的碳原子组成 , 如图中底部显示的蓝色 ) 和二硫化钼 ( 图示中的上图部分 , 其中钼原子显示为红色和黄色代表硫原子 ) 。这两种薄片材料在一起的厚度（ 1 nm ）还不足传统的硅太阳能电池厚度的数千分之一。此项研究成果 2013 年 6 月 10 日已经在 Nano Letters 网站发表—— Marco Bernardi, Maurizia Palummo, Jeffrey C. Grossman. Extraordinary Sunlight Absorption and 1 nm-Thick Photovoltaics using Two-Dimensional Monolayer Materials. Nano Letters , 2013; 130610122620006. DOI: 10.1021/nl401544y . 尽管人们目前对于太阳能电池的研究主要集中在提高太阳能电池能量转换效率 , 或降低生产成本；但是麻省理工学院的研究人员却打开了太阳能电池研究另一个改进途径 , 旨在产生最薄、最轻的太阳能电池板。这样的太阳能电池面板 , 其单位质量生产能量即能量密度，有可能超越除了铀反应堆之外的任何其他物质。更多信息请浏览原文。; 个人分类: 新科技|5033 次阅读|1 个评论

[转载]美用一个分子厚的二硫化钼造出复杂电路: 热度 1 crossludo 2012-8-25 15:42; 美用一个分子厚的二硫化钼造出复杂电路二维材料有望在电子材料和器件领域获广泛应用只有一个原子厚的石墨烯是电子元件制造业的“宠儿”，现在，科学家又扩编了超薄二维材料的队伍。据物理学家组织网8月24日（北京时间）报道，美国麻省理工学院的研究团队用只有一个分子厚的二硫化钼（MoS2）制造出了复杂电路。这项发表于本月《纳米快报》杂志的最新成果打开了通往一个全新的电子材料和器件领域的大门，有助于拓展二维材料在多方面的应用，并将推动一系列全新产品问世。二硫化钼作为工业润滑剂已被使用几十年，但直到去年，它的二维形式才首次受到关注，瑞士洛桑联邦理工学院的科学家用它制作了一个晶体管。麻省理工学院的研究人员迅速跟进，他们用机械方法生产出二硫化钼小薄片，用其制造出了多种基本的电子设备：一个逆变器、一个与非门、一个存储装置，以及一个被称为环形振荡器的相对复杂电路。与同为二维形式的石墨烯相比，二硫化钼具有与生俱来的优势。研制石墨烯电路存在一个技术瓶颈，那就是石墨烯没有带隙，而这是其能否用于制造晶体管的关键属性。论文作者、麻省理工学院电气工程和计算机科学系研究生王晗（音译）解释说，没有带隙意味着用石墨烯制成的开关只能打开而不能关闭，因此无法进行数字逻辑运算。为此，科学家需要对石墨烯进行严格修改，为其创建带隙，但天生拥有带隙的二硫化钼就不存在这个问题。麻省理工学院电气工程和计算机科学系副教授托马斯·帕拉西奥斯说，新材料的一个潜在应用是制造大屏幕显示器，如电视机和电脑显示器。由于二维二硫化钼仅有一个分子厚，不同于传统晶体管所用的硅，只需使用少量材料便可制造出大块屏幕，在降低成本和重量的同时，还能提高能效。二维二硫化钼未来还可催生很多全新的设备，比如，可将它与其他二维材料结合，制造一整面会发光的墙，与灯泡发出的点光源相比，光线更柔和；用其制造手机的天线和其他电路，灵敏度更高，能耗更少，甚至可被织入衣物中穿戴起来。此外，这种材料薄且完全透明，可沉积于几乎所有其他材料之上，因此可用它来制造显示器并内置于眼镜、家庭或办公室的窗户中。美国加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学系副教授阿里·杰维说，分层材料是“一类极有潜力的未来电子材料”，这项研究是向分层半导体领域推进的重要一步。【圈点】满足未来需求的新材料是什么？现在很多人把宝压在了石墨烯上，希望它成为硅的替代品来制造未来的超级计算机。但这项研究却用二硫化钼制造出了逆变器、逻辑元件、存储和显示装置、复杂电路等计算机所需的器件。研究者试图告诉我们：未来新材料的答案并不唯一，石墨烯、二硫化钼都不一定是技术发展的最终选择；同时，研究新材料也并非一定要在“新”上做文章，寻找已有材料的新特性也是可能的研究途径。说不定，答案就在我们手边。; 个人分类: 物联工程|3030 次阅读|1 个评论

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