文 献 综 述

自第一次三维石墨中剥离出来以来，二维层状石墨烯受到了广泛的关注与研究。从此，大量二维材料也引起了广泛的注意,例如过渡族金属二硫化物,其中二硫化钼MoS₂受到特别关注。

1 MoS₂的结构

MoS₂属于过渡族金属二硫化物，块状的MoS₂是六方晶系的层状结构,层和层之间通过较弱的范德华力结合,这种结构和范德华力使得MoS₂和石墨烯一样可以通过机械剥离的方法获得^[1]，每一层MoS₂分子由三层原子层组成^[2]两层的硫原子层夹着一层钼原子层的”三明治”夹心结构,每一个钼原子周围分布着6个硫原子,每一个硫原子周围分布着3个钼原子,它们之间通过较强的共价键结合,每一层MoS₂厚度约为0.65nm。^[3]

2 单层MoS₂的制备方法

2.1 通过应用物理或化学剥离的手段，克服体材料层间微弱范德华力获得薄层或单层产物，这类方法的优势在于原理、工艺相对简单，常见的有微机械剥离法、液相剥离法、超声法等。

微机械剥离是使用胶带（scotch）从块状单晶中剥离出MoS₂薄片的方法。最早由Frindt等^［4］在1965年提出，并成功剥离出了几层到几十层的MoS₂。到目前为止，微机械力剥离方法仍是获得高结晶度MoS₂最有效的方法，工艺过程仅涉及到简单的物理转移，剥离产物晶体结构良好，适用于实验室研究。不过这种方法难以获得大面积单层MoS₂，通常长度在几微米到几十微米范围内，制备效率较低难于实现大规模应用。

液相剥离法利用了MoS₂层间距较大的特点，使用插层剂（如Li ）作为剥离工具实现MoS₂层间分裂。该方法最初由Joensen等^［5］提出，他们首先将正丁基锂嵌入到MoS₂粉末中，形成LiｘMoS₂嵌入化合物；再经过与水反应产生大量H₂，增大MoS₂的层间距，分离出单层MoS₂纳米片。表面残留的Li＋一定程度上会引起MoS₂晶体结构的破坏，影响产物的电化学性质，对此Eda等^［6］在此工艺基础上引入退火工序，在300℃退火1h便能使MoS₂半导体性质恢复得很好。

不过上述过程反应周期较长，通常为3天，Zeng等^［7］提出了一种电化学改进工艺，将反应周期缩短到几个小时。该方法是将锂箔和涂有MoS₂的Cu分别作为阳极和阴极插入电解液中，电解液掺入等比的EC（乙基碳酸）和DMC（碳酸二甲酯），Li＋嵌入过程需要通入一定的电流，锂化程度可以通过电流的变化进行监控，最后进行超声剥离。该方法操作较为复杂、产物尺寸较小，同时锂离子的嵌入会导致晶体结构的破坏，影响材料的电学、光学性质。

超声法是将有MoS₂粉末溶于特定溶剂中，对溶液进行超声、离心和干燥获得单层或薄层有MoS₂产物的方法。Her-nandez等^［8－9］使用N-甲基吡咯烷酮（NMP）和二甲基甲酰胺（DMF）溶剂，通过控制超声功率及时间获得了单层石墨烯。超声法除需要对超声功率和时间进行控制，溶剂的选取也是影响超声剥离过程的重要因素，有研究者提出当溶剂表面能与MoS₂表面能接近时，能够剥离出更多单层产物，多溶剂混合比单一溶剂能够获得更好的剥离效率。Zhou等^［10］选取体积比为9:11的乙醇和水混合溶剂，获得MoS₂分散浓度为（0.018#177;0.003）mg/ml，分别为单一水溶剂的68倍和单一乙醇溶剂的13倍，进而提高剥离效率。液相超声法优势在于操作简单，获得的产物通常在几百纳米到几个微米且不易在溶剂中发生再凝聚现象，适合规模化生产。但液相超声法的剥离程度和剥离效率略低于离子插层法，同时溶剂分子可能通过非共价键吸附在MoS₂表面影响材料性能。