先進(jìn)高效的合成方法的發(fā)展對于二維材料的廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。在這項研究中，采用了一種簡便且可擴(kuò)展的無溶劑機(jī)械化學(xué)方法，采用石墨烯量子點(diǎn)（GQD）作為剝離劑，用于近原子層狀 MoS
2 納米片（ALMS）的合成和功能化。所得的 ALMS 具有 4 nm 的超薄平均厚度，并表現(xiàn)出高溶劑穩(wěn)定性。 ALMS 的產(chǎn)率達(dá)到了 63%，令人印象深刻，表明其具有大規(guī)模生產(chǎn)穩(wěn)定納米片的潛力。值得注意的是，ALMS 催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的 HER 性能。此外，ALMS催化劑表現(xiàn)出卓越的長期耐用性，可在近200小時內(nèi)保持穩(wěn)定的性能，凸顯了其作為高效耐用電催化劑的潛力。值得注意的是，ALMS 的催化性能受到球磨生產(chǎn)條件的顯著影響。 GQD輔助的大規(guī)模機(jī)械合成途徑為開發(fā)高效高性能超薄二維材料提供了一條有前景的途徑。
Fig 1. ALMS合成示意圖。
Fig 2. 散裝 MoS
2（左）和 ALMS（右）在靜置 2 天之前（a）和靜置 2 天之后（b）分散在溶劑中。 c) GQD 溶液在可見光（左）和 365 nm 紫外光（右）下的照片。 SO
3-GQDs 的 TEM 圖像 (d)、高分辨率 TEM 圖像 (e) 和 AFM 圖像 (f)； ALMS 的 TEM 圖像 (g)、高分辨率 TEM 圖像 (h) 和 AFM 圖像 (i)。
Fig 3. ALMS 和塊狀 MoS
2 的結(jié)構(gòu)表征。 a) X射線衍射圖譜； b) 拉曼光譜； c) XPS 調(diào)查頻譜； d) XPS Mo 3d 能譜； e) XPS S 2p 光譜； f) CO
2-TPD； g) NH
3-TPD； h) 電導(dǎo)率測試； i) 接觸角測試。
Fig 4. a) ALMS、塊狀 MoS
2 和 PtC 在 0.5 M H
2SO
4 電解液中的 LSV 曲線； b) 相應(yīng)的塔菲爾斜率由 LSV 曲線得出；c) 塊狀 MoS
2 和 ALMS 的奈奎斯特圖； d) 對于塊狀 MoS
2 和 ALMS，在 0.25 V 下測量的電容電流與 RHE 的比率。d) 中的插圖顯示了 ALMS 在 20 至 200 mV s
−1 掃描速率下的循環(huán)伏安圖；e) ALMS的LSV曲線；f) 在 0.2 至 -0.8 V 相對于 RHE 的電壓下測量 1000 個循環(huán)之前和之后的 LSV 曲線；g) 270 mV 下電流密度與 RHE 的時間依賴性。
Fig 5. 不同球磨速度樣品（MoS
2-1200、MoS
2-1400、MoS
2-1600 和 MoS
2-1800）的 LSV 曲線（a）、塔菲爾斜率（b）和奈奎斯特圖（c）。不同球磨時間樣品（MoS
2-6、MoS
2-12 和 MoS
2-15）的 LSV 曲線（d）、塔菲爾斜率（e）和奈奎斯特圖（f）。g) 不同球磨速度下樣品的過電位曲線分析。 h) 不同球磨次數(shù)樣品的過電位曲線分析。i) 對應(yīng)的火山圖至 (g,h) 的超電勢。
相關(guān)研究工作由上海大學(xué)Liang Wang課題組于2023年在線發(fā)表在《Small》期刊上，原文：Gram-Scale Mechanochemical Synthesis of Atom-Layer MoS
2 Semiconductor Electrocatalyst via Functionalized Graphene Quantum Dots for Efficient Hydrogen Evolution。
https://doi.org/10.1002/smll.202305344
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
