中國粉體網(wǎng)訊 4月3日，國際著名頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《自然》（Nature）在線發(fā)表了題為“規(guī)�,；滔噤嚮蛣冸x制備金屬碲化物納米片”的研究論文，報(bào)道了二維材料宏量制備研究的最新突破,。該成果由華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院特聘副研究員張良柱博士,、大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院和深圳理工大學(xué)（籌）成會(huì)明院士,、北京大學(xué)電子學(xué)院康寧副教授共同合作完成,。
研究團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)碲化鈮納米片的宏量（108g）制備，為二維過渡金屬碲化物納米片的規(guī)�,；苽涮峁┝丝赡苄�,。《自然》雜志審稿人評(píng)價(jià)該方法“簡單,、快速,、高效，對(duì)二維材料的宏量制備具有普適意義,�,！�
圖1 碲化鈮納米片（圖源：中國科學(xué)院）
二維過渡金屬碲化物材料是一類新興的二維材料，由碲原子和過渡金屬原子（如鉬,、鎢,、鈮等）組成。它的微觀結(jié)構(gòu)類似于“三明治”,，即過渡金屬原子被上下兩層的碲原子“夾”住,，形成層狀二維材料。二維過渡金屬碲化物材料因奇特的超導(dǎo),、磁性,、催化活性等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，在量子通訊,、催化,、儲(chǔ)能,、光學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。例如,，過渡金屬碲化物具有高導(dǎo)電性和大比表面積,，可作為高性能超級(jí)電容器和電池的電極材料；過渡金屬碲化物納米片表面具有豐富可調(diào)的活性位點(diǎn),，可用做制備綠氫和雙氧水的電催化劑,，以提高催化劑的選擇性、效率和性能,；這一材料展現(xiàn)出特有的量子現(xiàn)象如超導(dǎo)和巨磁電阻等,，可作為下一代低功耗器件和高密度磁性存儲(chǔ)器件的材料。目前,，該材料無法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的宏量制備,，故實(shí)際應(yīng)用受阻。
二維過渡金屬碲化物材料一般采用“自上而下”的制備方法,，如同拆解積木,，通過機(jī)械力或化學(xué)作用方式將其一層一層剝離下來，從而制備出單層的二維納米片,。常用的“自上而下”方法有化學(xué)插層剝離法,、球磨法、膠帶剝離法,、液相超聲法等,。其中，化學(xué)插層剝離法的剝離效率雖然最高但剝離需要數(shù)小時(shí),�,？茖W(xué)家多采用有機(jī)鋰試劑作為插層劑，將含有鋰離子的插層劑插入塊體層狀結(jié)構(gòu)材料的片層中,，并利用鋰和水的反應(yīng)使插層劑“膨脹”,，在每一層間形成一個(gè)“氣壓柱”，將疊在一起的納米片層層“撐開”,，猶如使用一把“化學(xué)刮刀”一層一層地將納米片“刮”下來,。這種層間的氣體膨脹作用力大于機(jī)械剝離力，可以提高剝離效率,。然而,，有機(jī)鋰是易燃易爆的液體試劑，存在安全隱患,。因此,，實(shí)現(xiàn)安全、高效的化學(xué)剝離成為研究目標(biāo),。
為解決上述困難,，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用固相化學(xué)插層剝離方法,，篩選出固相插層試劑——硼氫化鋰。硼氫化鋰具有強(qiáng)還原性質(zhì),，在干燥空氣中穩(wěn)定,，可用于高溫固相插鋰反應(yīng)，并解決了插層反應(yīng)速度慢的問題,，實(shí)現(xiàn)了安全,、高效、快速的插層剝離,。整個(gè)插層剝離過程只需10分鐘，可宏量制備出百克級(jí)（108克）碲化鈮納米片,。與液相化學(xué)插層剝離法制備量均小于1克相比,，這一方法的產(chǎn)量提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
圖2 二維過渡金屬碲化物納米片的制備(圖源：華東理工大學(xué))
進(jìn)一步,，該團(tuán)隊(duì)利用上述方法制備出五種不同過渡金屬的碲化物納米片和十二種合金化合物納米片,，證明了這一方法具有普適性。此外,，科研人員觀察到多種特征的量子輸運(yùn)現(xiàn)象,。例如，碲化鉬納米片具有依賴于厚度的金屬-絕緣體相變,，碲化鎢納米片具有巨磁電阻和舒勃尼科夫-德哈斯效應(yīng)等,。
圖3 二維過渡金屬碲化物納米片（圖源：中國科學(xué)院）
該方法發(fā)展出的二維過渡金屬碲化物納米片所制備的溶液和粉體，具有良好的加工性能,，能夠作為各種功能性漿料,，可以實(shí)現(xiàn)薄膜、絲網(wǎng)印刷器件,、3D打印器件,、光刻器件的高效和定制化加工等，并有望在高性能量子器件,、柔性電子,、微型超級(jí)電容器、電池,、催化,、電磁屏蔽、復(fù)合材料等方面發(fā)揮作用,。
參考來源：中國科學(xué)院,、華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/梧桐）
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