二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备与光催化应用研究进展
摘要：综述二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备及其光催化应用，重点介绍了二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备方法，包括机械剥离法、锂离子插层法、液相超声剥离法、化学气相沉积法、水热/溶剂热合成法等，并总结了各种方法的优缺点，简要介绍了过渡金属硫族化合物纳米材料的光催化应用，最后总结了该领域存在的问题，展望了研究前景。
关键词：过渡金属硫族化合物；二维纳米材料；制备；光催化
2004年，Geim[1]等成功剥离出二维（2D）纳米材料石墨烯。之后，这种类石墨烯层状纳米材料吸引了许多研究者的关注。过渡金属硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides, TMDs)是该类材料的典型代表，具有独特的物理、化学性质，掀起了广泛的研究热潮。
1 过渡金属硫族化合物概述
过渡金属硫族化合物的化学式一般为MX2，其中M为过渡金属，主要包括Mo、W、V、Ti、Zr、Sn、Nb、Hf、Ta、Re、Tc等，X为硫族元素(S、Se、Te)[2]。该类材料具有类似石墨的层状晶体结构，其晶格层一般由三个原子层组成夹层结构（图1左）：每个完整X-M-X晶格层的中间一层为过渡金属原子层，两侧为硫族元素层。在晶格层内，金属原子与硫族元素原子通过强化学键连接在一起；晶格层之间则只通过较弱的范德华力堆积在一起。TMDs类材料禁带宽度相对较窄（图1右，lt; 2.4 eV）[3]，可在可见光照射下发生光催化反应[4]；该类材料的另一个优势是可以通过元素共混制备MoxW(1-x)SySe(2-y)形式的材料，可细微地调节其价带位置[5-6]。
图1 层状过渡金属硫族化合物（TMDs）的晶体结构（左）和能带结构（右）示意图[5]
在TMDs类材料中，材料的能带结构比较特殊，电子跃迁主要来源于材料中金属元素的d轨道电子而不是硫族元素的价电子，这将极大地提升这类材料中S/Se/Te元素的抗光腐蚀能力，具有更高的稳定性[7-8]。
2 过渡金属硫族化合物的制备
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