西工大新闻网3月10日电（聂昆昆）二维过渡金属硫族化合物（TMD）是一类面内以共价键连接、层间以范德华力相互作用的层状材料。过渡金属和硫族原子的不同排布使得TMD材料可形成不同的晶相，包括半导体2H相，半金属1T′相和金属1T相，同时赋予不同的性质。其中，1T′-TMD材料具有超导、磁性、铁电性、忆阻性等特殊的物理性质，使其在电子、催化和能源存储等领域展现出广阔的应用前景，并已成为目前的研究热点之一。目前，1T′-TMDs的制备方式主要是通过物理或化学作用对2H-TMDs进行相变的间接法。相变主要的“驱动力”有碱金属插层、杂原子掺杂、热处理、外部诱导（等离子体、电子束、激光）等。但是，这些方法仍存在效率低、产物纯度低（70%~80%）、制备过程复杂等方面的不足。因此，探索可直接合成1T′-TMDs的制备方法对开发具有功能和应用导向的1T′-TMDs高级功能材料具有重要意义。

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、中国科学技术大学李云国研究员团队合作，提出了一种普适的胶体化学合成方法直接制备纳米尺寸的单层1T′-TMDs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。该成果为进一步探究1T′-TMDs性质及开发更多基于1T′-TMDs材料的应用奠定了基础。相关论文以题为“General Bottom-Up Colloidal Synthesis of Nano-Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides with High 1T′-Phase Purity”发表在JACS上。

在这项工作中，我们通过胶体化学“热注射法”直接制备单层1T′-TMDs纳米晶，揭示不同烷基胺/烷基酸配体、前驱体初始过饱和度等实验条件对1T′-TMDs相态纯度、层数、成核机理及生长过程的影响；并在此基础上，探究1T′-TMDs相态结构、相态性质与电催化析氢性能之间的构效关系。研究发现纳米级单层1T′-TMDs材料具有丰富的面内电催化活性位点和高导电性，加上晶格应变的影响，使其表现出优异的电催化析氢反应活性，尤其是1T′-MoS₂，10 mA/cm²电流密度下过电位为149 mV，Tafel斜率为42 mV/dec，10000次循环催化活性不衰减，与之前报道的大多数钼基电催化剂相当，甚至更好。本项目的研究为直接合成具有纯相、高催化活性的1T′-TMD电催化剂开辟了一条新颖的路径；为通过相工程调控电催化剂的催化活性提供了可能性。

上述工作得到了中央高校基础科学研究基金(G2020KY0535)、陕西省自然科学基础研究计划(2021JQ-095、2020JQ-146)、国家自然科学基金(21901206、52102306)、西安市生物医学材料与工程研究所（IBME）的支持。

文章链接：J. Am. Chem. Soc. https://doi.org/10.1021/jacs.1c12379

（审核：王学文）