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东南大学：有序介孔TMDs/MOs半导体异质结室温NO2传感

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2024-09-18 08:53

正文

▲第一作者：李振良
通讯作者：任元、陶立
通讯单位：东南大学 材料科学与工程学院


  


成果介绍
二维过渡金属硫族化合物（TMDs）半导体材料因其可调的带隙和高效的载流子输运而被广泛应用于界面反应和电子器件。然而，块体样品或堆叠的纳米片中缺乏完全暴露的活性位点限制了它们的性能。

基于此，东南大学任元副研究员、陶立教授（共同通讯作者）报道了通过一步热硫化（硒化/碲化）具有有序介观结构两亲性嵌段共聚物/多金属氧酸盐簇（BCPs/POMs）纳米复合材料，来构建有序介孔TMDs/金属氧化物（OM-TMDs/MOs）半导体异质结构的通用方法，包括WS2/WO3、WSe2/WO3、WTe2/WO3、MoS2/MoO3和V3S4/V2O3。OM-TMDs/MOs具有高度有序的介孔结构，具有高比表面积、大孔径和异质结构框架中丰富的活性边缘位点。基于OM-WS2/WO3的化学电阻式气体传感器在室温下表现出优异的NO2传感性能，具有高灵敏度、超高选择性（SNO2/Sgas>20）和快速响应速度（6 s）。理论研究表明，WS2/WO3异质结构和WS2边缘位点对NO2分子的强吸附能力以及它们之间的高电荷转移有助于传感器的高选择性和灵敏度。这种通用方法为有序介孔TMDs基纳米材料的合成提供了新的策略，在电子器件、催化、储能和转化等各种应用中显示出巨大的潜力。成果发表于Small Structures (IF=13.9), 第一作者是东南大学材料科学与工程学院2022级硕士李振良。




  


图文导读
图 1. （a）通过BCPs和POMs团簇的共组装结合TAC工艺合成有序介孔TMDs/MOs异质结构的示意图，（b）TAC工艺图。

图 2.有序介孔WS2/WO3的结构表征。（a-c）OM-WS2/WO3-500、（d-f）OM-WS2/WO3-600、（g-i）OM-WS2/WO3-700。

图 3.  有序介孔WS2/WO3的结构表征。

图 4. OM-WS2/WO3在室温下的气敏性能。

图 5. 气敏机理研究。

图 6. 通过BCPs和POMs的共组装合成OM-TMDs/MOs异质结构的普适性。

本项目受到了国家自然科学基金（创新群体、重大培育、面上）、国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、中央高校基本科研业务经费、东南大学“至善青年学者”支持计划的资助。


文章链接：Small Struct. 2024, 2400376.
https://doi.org/10.1002/sstr.202400376

  


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