二维过渡金属二硫化物（TMDs）是一类具有中心过渡金属M原子层，两侧硫族元素X原子层对称分布的X-M-X结构的材料。通过打破这一单层TMDs结构的对称性，形成双面非对称（X-M-Y）Janus结构，可引入内源性应变，从而提供额外的自由度来调整其电子结构和载流子迁移率，使其展现出优异的电催化性能。目前，Janus单层TMDs的实验研究主要集中在半导体2H相态，而半金属1T′相态的Janus单层TMDs材料仍停留在理论计算阶段。因此，亟需开发一种简便、高效且易于扩展的策略，合成不局限于2H相的Janus单层TMDs结构，并研究其物理化学性质，以填补非常规相Janus单层TMDs研究的空白。

近日，西北工业大学黄维院士团队刘正清副教授课题组与澳大利亚国立大学殷宗友教授团队合作，提出了一种简便的溶液化学合成方法，成功精准制备了Janus单层1T′-MoOSe和MoSSe材料，并通过实验和理论计算对其合成机理进行了深入研究。这一成果为进一步探究Janus单层1T′-TMDs的性质及开发基于该类材料的应用奠定了坚实基础。相关研究成果以题为“Solution-Processable Microstructuring of 1T′-Phase Janus MoSSe Monolayers for Boosted Hydrogen Production”发表在JACS上。

在这项研究中，研究团队通过对预合成的Au@MoSe₂核壳结构中1T′-MoSe₂壳层的外层Se原子进行全面取代，精准制备了Janus单层1T′-MoOSe和1T′-MoSSe结构。通过系统的实验和理论计算，详细表征了这两种Janus单层结构的精确原子排列，并揭示了单层1T′-MoSe₂在Au衬底上的生长机制。此外，作为概念验证，Janus单层1T′-MoSSe展现出优异的电催化析氢反应（HER）质量活性，尤其是在520 nm激发波长下，其性能与商业20% Pt/C催化剂相当。研究表明，Janus结构产生的内源性应变与外部光诱导的金表面等离子体共振效应协同作用，显著增强了硫空位的活性位点，赋予其卓越的电催化析氢活性。这项研究为制备非常规1T′相Janus TMDs材料并探索其相依赖性质在催化及其他领域的应用开辟了新的方向。

图1. Janus 1T′-MoSSe的合成

该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、陕西省自然科学基础研究计划项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c05692。

（文字：刘正清 审核：王学文）