先進高效的合成方法的發展對于二維材料的廣泛應用至關重要。在這項研究中，采用了一種簡便且可擴展的無溶劑機械化學方法，采用石墨烯量子點（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，并表現出高溶劑穩定性。 ALMS 的產率達到了 63%，令人印象深刻，表明其具有大規模生產穩定納米片的潛力。值得注意的是，ALMS 催化劑表現出優異的 HER 性能。此外，ALMS催化劑表現出卓越的長期耐用性，可在近200小時內保持穩定的性能，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條件的顯著影響。 GQD輔助的大規模機械合成途徑為開發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 的結構表征。 a) X射線衍射圖譜； b) 拉曼光譜； c) XPS 調查頻譜； 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) 不同球磨次數樣品的過電位曲線分析。i) 對應的火山圖至 (g,h) 的超電勢。
相關研究工作由上海大學Liang Wang課題組于2023年在線發表在《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
轉自《石墨烯研究》公眾號
