新型三元层状Cu-Mo-S化合物研究取得重要进展

近年来，以石墨烯为代表的二维材料由于其独特的物理和化学性质而被广泛的研究。在众多的二维材料中，过渡金属硫族化合物在能源、催化等方面具有优异的性能而备受关注。但是，由于其本身由多种元素组成，在合成、结构表征方面目前存在一定的技术难题。针对这些关键问题，中国科学技术大学国家同步辐射实验室博士生陈文星、陈海平、张科等在宋礼教授的指导下，近期在三元层状化合物的研究领域取得了重要进展。

Figure: Ternary layered Cu₂MoS₄ nanosheets

在该项研究中，宋礼课题组利用球状Cu₂O为模板，通过溶剂热法成功地制备出了高分散性、高结晶性的I相Cu₂MoS₄纳米片；结合非原位XRD、SEM、TEM等表征技术，揭示了这种三元层状单晶的合成机理：钼酸铵和硫代乙酰胺反应生成的硫代钼酸根离子会对球状Cu₂O进行刻蚀，基于Kirkendall effect，经过Ostwald Ripening以及取向生长过程，最终形成了边长约1μm，厚度40-50nm的I相Cu₂MoS₄纳米片。在此基础以上，该课题组通过同步辐射X射线精细结构吸收谱和X射线衍射精修结构方法，更进一步地解析了P相和I相的微观结构，并原位观测到合成过程中的P-I相转变行为，相关结果发表在国际期刊SMALL (2014, 10, 4636)上，第一作者是博士生陈文星。随后，该课题组利用偏振拉曼光谱技术对单个I-Cu₂MoS₄纳米片的晶格振动行为进行了进一步探索。研究结果发现，通过改变散射光与入射光偏振方向，Cu₂MoS₄的拉曼特征峰会随着样品旋转的角度呈现规律性变化。结合实验参数和理论计算，对Cu₂MoS₄的11个拉曼特征峰所对应的光学振动模式进行了指认，相关成果发表在国际期刊AIP Advances (2015, 5, 037141)上，共同第一作者是博士生陈海平和张科。这些研究结果不仅为多元层状材料提供了一种温和绿色的合成新方案，同时也丰富了人们对二维纳米微结构的进一步理解。

Figure: Raman scattering study of single Cu₂MoS₄ crystal

上述研究工作得到了科技部青年973计划、校创新团队培育基金等项目的资助。