二硫化钼纳米颗粒(Molybdenum Disulfide Nanoparticles,MoS₂ NPs)是具有类石墨烯层状结构的过渡金属硫族化合物纳米材料,核心特点是层间弱范德华力与面内强共价键结合,兼具优异的力学、电学和催化性能。
结构与物理特性:呈黑色或蓝黑色粉末,晶体结构为六方晶系,单层层厚约 0.65nm;粒径通常在 10-100nm,比表面积大(可高达 200-300m²/g);力学强度高,弹性模量约 180GPa,且具有良好的润滑性(摩擦系数低至 0.03)。
化学与电学特性:化学稳定性优异,在空气中 200℃以下不易氧化,不溶于水和常见有机溶剂;电学性质可调控,单层 MoS₂为直接带隙半导体(带隙约 1.8eV),多层则为间接带隙(带隙约 1.2eV),可通过掺杂或缺陷工程调整导电性。

主流制备方法分为自上而下的剥离法和自下而上的合成法,具体包括:
机械剥离法:利用胶带或球磨机等外力破坏 MoS₂块体的层间范德华力,得到少层或单层纳米颗粒。
液相剥离法:将 MoS₂块体分散于水或有机溶剂(如 N - 甲基吡咯烷酮)中,通过超声或搅拌实现层间剥离。产物分散性好、可规模化生产,但需添加表面活性剂,可能引入杂质。
水热 / 溶剂热法:以钼源(如钼酸钠)和硫源(如硫脲)为原料,在高温高压水溶液或有机溶剂中反应生成 MoS₂纳米颗粒。可精准控制粒径(10-50nm)和形貌(如纳米片、纳米球),但反应周期长(通常 6-24h)。
化学气相沉积法(CVD):通过钼源(如 MoO₃)与硫源(如 H₂S 气体)在高温(600-900℃)下反应,在基底上生长高质量 MoS₂纳米薄膜或颗粒。
优异的催化活性:边缘位点具有类贵金属的催化性能,在析氢反应(HER)中过电位低(约 100-200mV)、塔菲尔斜率小(40-60mV/dec),可替代铂基催化剂用于电解水制氢。
高载流子迁移率与光电响应:单层 MoS₂载流子迁移率可达 200cm²/(V・s),对可见光和近红外光敏感,响应速度快(纳秒级),适合制备光电子器件。
良好的润滑与耐磨性能:层间易滑动的结构使其可作为固体润滑剂,在极端环境(如高温、真空)下仍能保持低摩擦系数,延长机械部件寿命。
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