中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所納米材料與器件技術(shù)研究部環(huán)境與能源納米材料中心研究人員采用兩步溶劑熱合成法，制備出高穩(wěn)定性的1T相MoS₂材料（1T-MoS₂），其1T相在空氣中的穩(wěn)定可長(zhǎng)達(dá)一年，在水環(huán)境中也能維持穩(wěn)定的寬間距結(jié)構(gòu)，保證離子快速傳輸，展現(xiàn)出高效的Cr（VI）去除能力。相關(guān)研究成果以Ethanol introduced synthesis of ultrastable 1T-MoS₂ for removal of Cr（VI）為題，發(fā)表在Journal of Hazardous Materials上。

MoS₂金屬性的1T相結(jié)構(gòu)由于其富硫特性、獨(dú)特的各向異性、具有用于離子傳輸和吸附的可滲透通道及去除水中重金屬離子的性能等優(yōu)點(diǎn)，而引起學(xué)界關(guān)注。然而，其高形成能導(dǎo)致較難直接合成高純度的1T相MoS₂。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)，MoS₂在吸附后不穩(wěn)定，1T相會(huì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)?H相或?qū)掗g距結(jié)構(gòu)塌陷，導(dǎo)致其循環(huán)耐久性下降。目前，高純度1T相MoS2的主要制備方法是氣相沉積法，批量應(yīng)用于水處理方面還較困難。因此，為提高重金屬去除能力，亟需合成高純度1T相MoS2，并確保其層間結(jié)構(gòu)在吸附過(guò)程中穩(wěn)定、不發(fā)生塌縮。

為此，科研人員在一步水熱反應(yīng)得到混合相MoS₂的基礎(chǔ)上，利用乙醇進(jìn)行相調(diào)制，合成具有寬層間距結(jié)構(gòu)和豐富硫空位的1T-MoS₂。研究表明，該1T-MoS₂中1T相的百分比含量接近100％，且在暴露的空氣中能保持360天穩(wěn)定。在乙醇誘導(dǎo)的溶劑熱反應(yīng)過(guò)程中，MoS₂原位形成的硫空位對(duì)促進(jìn)2H相向1T相的轉(zhuǎn)化具有重要意義。結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，揭示乙醇與MoS₂表面間存在強(qiáng)相互作用，降低MoS₂納米片的總能量，從而增強(qiáng)1T-MoS2的穩(wěn)定性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，1T-MoS₂納米片顯示出優(yōu)異的Cr（VI）吸附能力（pH=6時(shí)為200.3mg·g^-1），是混合相MoS₂的兩倍以上，并可在吸附循環(huán)過(guò)程中維持穩(wěn)定的相結(jié)構(gòu)。

該研究對(duì)批量制備1T相MoS₂及應(yīng)用MoS₂基新型吸附劑具有重要意義。研究工作得到科技部國(guó)家重大研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金委基金項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420305148

圖1.乙醇二次溶劑熱法制備1T-MoS₂的流程圖

圖2.（a）1T-MoS₂放置一年時(shí)間的XRD晶體結(jié)構(gòu)表征；（b）Mo元素的高分辨XPS譜圖；1T-MoS₂對(duì)水體中Cr（VI）的（c）吸附性能以及（d）循環(huán)穩(wěn)定性