石墨烯的新朋友 – 二维纳米材料制备

虽然石墨烯在发现之后已经引起了各个研究领域的广泛关注,但很多科学家们还认为这仅仅是个开端-如果其它的材料也可以制备成为类似的结构,这会不会意味着纳米器件领域的一场革命?

想像一下各种二维的材料,具有各自特异的电学、光学、热学和机械的性能,应用于纳米科技的领域。。。可是截至目前,我们只能大量制备石墨烯这种碳材料的二维结构。其它的化合物,例如MoS2和WS2,虽然具有同碳材料一样的良好前景,但却无法通过类似石墨烯的机械剥离(mechanical cleavage)或者将纳米管割裂开的方法制得。

最近新加坡南洋理工大学的研究人员发展了一种简易的可以大量制备单层纳米结构的方法,而且该方法适用于多种块体的材料。通过利用电化学锂化的方法,可以对材料进行仔细的观测,并且材料非常易于超声(ultrasonication)和剥离(exfoliation)。在室温条件下,不到6小时,他们的方法获得了产率高达92%的MoS2纳米片层。

研究人员同时也展示了这种纳米片层的用途,他们利用单层的MoS2制备了一氧化氮的传感器。这种材料的导电面积大;作为p型半导体,它的电性能随一氧化氮含量的变化而改变。该实验装置的探测极限可以达到190ppt,有很好的实际应用的前景。

类似地,研究人员同样制备了WS2、TiS2以及其它材料的二维纳米材料,甚至包括石墨烯。他们认为该方法可以制备多种材料的二维纳米结构,应用于电子、催化和传感等领域。

Z. Zeng, Angew. Chem. Int. Ed. 2011; DOI: 10.1002/anie.201106004