過渡金屬硫化物(MoS2、WS2)納米片的制備及其性能研究.pdf

1、二硫化鉬(MoS2)和二硫化鎢(WS2)納米片，由于具有特殊的維度效應(yīng)，使它們呈現(xiàn)出與體塊材料不同的特性，例如:納米片的原子層數(shù)減少到一定程度時，其間接帶隙轉(zhuǎn)換為直接帶隙;同時，其原子層的表面具有很高的電子遷移率，有利于電子的傳輸和轉(zhuǎn)移。這些新特性使其在光、電以及能源存儲方面具有新的應(yīng)用。然而，由于缺乏高效制備MoS2和WS2納米片的方法，導(dǎo)致對其性能及應(yīng)用研究還處于初始階段。針對這一現(xiàn)狀，我們開展了MoS2和WS2納米片的高效制備及其

2、在激光調(diào)制、光催化、能源存儲方面的應(yīng)用研究。
　　主要的研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計了一種風(fēng)化剝離制備MoS2和WS2納米片的新方法，并分析了風(fēng)化剝離塊體材料的可行性。通過計算發(fā)現(xiàn)，具有硫空位缺陷的MoS2和WS2納米片的帶隙符合激光飽和吸收性能的要求，并對MoS2和WS2納米片基飽和吸收體在固體激光器中的激光調(diào)制性能進(jìn)行研究，首次實現(xiàn)了WS2納米片的激光調(diào)Q和鎖模，以及MoS2納米片的激光鎖模。在實驗中發(fā)現(xiàn)WS2納米片的

3、鎖模效果要優(yōu)于MoS2納米片的鎖模效果，基于此，對WS2納米片進(jìn)一步處理，使其在固體激光器中首次實現(xiàn)了飛秒級別的鎖模，這是二維材料在固體激光器應(yīng)用中的一個重大突破。
　　(2)設(shè)計利用氧化石墨烯插層剝離塊體MoS2，經(jīng)還原得到MoS2/G復(fù)合材料，研究這種復(fù)合材料作為飽和吸收體在固體激光器中的激光調(diào)制性能，并實現(xiàn)了較窄脈寬的激光調(diào)制。同時，還發(fā)現(xiàn)MoS2/G作為光催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的光降解性能;MoS2/G作為鋰離子電池中的負(fù)極材料

4、，具有良好的儲能性能。一系列實驗結(jié)果表明:MoS2/G復(fù)合材料是一種非常好的光學(xué)、催化和儲能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　(3)從超聲剝離層狀材料的作用力分析出發(fā)，提出了一種旋轉(zhuǎn)超聲剝離層狀材料的新方法，并設(shè)計加工了一套帶攪拌功能的超聲設(shè)備，通過剝離制備MoS2、 WS2納米片，證明了此設(shè)備在層狀材料剝離中的高效性和實用性，所制備出的MoS2和WS2納米片的厚度都低于1 nm。另外，此設(shè)備還可用于剝離其它的層狀材料，如石墨和塊體

5、六方氮化硼(h-BN)，其產(chǎn)率更是高達(dá)95％以上。其進(jìn)一步證明了這種旋轉(zhuǎn)超聲剝離方法的普適性。
　　(4)設(shè)計制備了一種MoS2納米片與多晶黑磷納米片復(fù)合的光催化劑(P/MoS2)。首先，通過理論分析設(shè)計實驗方案，利用液相法溫和水熱制備出多晶黑磷納米片，并證明了這種黑磷多晶納米片是一種新型的二維非金屬光催化劑。其次，制備并研究P/MoS2的光解水性能，實驗結(jié)果表明:MoS2納米片作為共催化劑摻入到多晶黑磷納米片中，不僅可以在光解水