二硫化鎢及其異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、過(guò)渡金屬二硫化物由于其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)在光電能量存儲(chǔ)和生物領(lǐng)域引起了人們的極大關(guān)注。要實(shí)現(xiàn)其最佳性能，選擇合適的制備方法至關(guān)重要。目前制備層狀過(guò)渡金屬二硫化物的主要方法有：微機(jī)械剝離法、化學(xué)剝離法（主要包含液相剝離和鋰離子插層剝離法）、化學(xué)氣相沉積法、水熱合成法和范德華力外延生長(zhǎng)法等。此外，超臨界二氧化碳（SC CO2）由于其出色的性能，如高的分散系數(shù)、顯著的表面潤(rùn)濕性能和低的界面張力可以用于層狀材料的剝離。本文以典型的半導(dǎo)體二硫化

2、鎢（WS2）為研究對(duì)象，在SC CO2輔助剝離二硫化鎢的基礎(chǔ)上制備了二硫化鎢/一水合三氧化鎢異質(zhì)結(jié)，并且研究了所得產(chǎn)物在生物及光電化學(xué)方面的應(yīng)用。
　　在第一個(gè)工作中，采用不同體積比（乙醇體積分?jǐn)?shù)從0依次增至100％）的乙醇和水作為分散劑，在SC CO2輔助的條件下剝離本體WS2。通過(guò)紫外可見(jiàn)光譜測(cè)試確定當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)可以實(shí)現(xiàn)WS2的最佳剝離，并把該條件下得到的樣品進(jìn)行了透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）、

3、拉曼光譜表征，表征結(jié)果證明得到的納米片為單層和少層 WS2。此外，進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行了熒光光譜分析，并探究了其應(yīng)用在細(xì)胞標(biāo)記領(lǐng)域的可能性。
　　令我們奇怪的是，單層和少層 WS2納米片在細(xì)胞成像上的應(yīng)用并沒(méi)有像文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的那么好，于是猜測(cè)部分納米片的結(jié)構(gòu)可能已經(jīng)發(fā)生改變。為了驗(yàn)證這一猜測(cè)，對(duì)樣品進(jìn)行了一系列表征，高分辨透射電鏡結(jié)果表明樣品中出現(xiàn)了一種新的斜方晶相并與 WS2形成了二維橫向異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，X射線電子衍射（XRD）和X射線光電子

4、能譜（XPS）進(jìn)一步證明新出現(xiàn)的晶體相是一水合三氧化鎢（WO3?H2O）。在表征的基礎(chǔ)上，提出了形成WS2/WO3?H2O異質(zhì)結(jié)的機(jī)理，即單層 WS2由于邊緣部分暴露的活性位點(diǎn)多，容易被空氣中的氧氣氧化，而多層WS2保持不變。此外，基于密度泛函理論的計(jì)算也證實(shí)了單層WS2更容易被氧化。
　　本文以光催化降解甲基橙作為探針?lè)磻?yīng)來(lái)檢測(cè)所制備的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的光催化活性。與本體WS2的光催化活性進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)對(duì)甲基橙的降解速率明顯