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新湖南客户端 2024-05-29 11:03:48
近日，南华大学化学化工学院张也教授领衔的“低维纳米材料光电技术实验室”团队采用自上而下方法，成功研制了基于二维硫化铬（2D Cr2 S3 ）的紫外自驱动光电探测器以及TiO2 @Cr2 S3 异质结光电催化材料，相关研究成果分别以“超薄非范德华Cr2 S3 :液相剥离、表征和自驱动光电化学光电探测器”以及“少层非范德华Cr2 S3 的液相剥离”为题，发表在高水平SCI期刊《Advanced Funtional Materials》与《Advanced Science》上。
Cr2 S3 是一种具有优异物理化学性质的无机材料，其原子间主要通过共价键进行链接，其非范德华结构严重限制了2D Cr2 S3 的制备。目前研究人员主要通过化学气相沉积（自下而上）法制备2D Cr2 S3 纳米材料。化学气相沉积法通常需要较为苛刻的实验条件，这极大的限制了2D Cr2 S3 的大批量制备及应用。开辟一条相对简单和高质量制备2D Cr2 S3 的技术路线，以及扩展其在不同领域的应用具有重大的意义。
鉴于此，张也教授团队通过液相剥离（自上而下）法直接从Cr2 S3 晶体中制备得到2D Cr2 S3 纳米片，构建了一种对紫外光区域具有高自驱动性能的光电化学型光电探测器。该器件在350 nm单色光下具有39.5 nA cm−2 的光电流密度, 622 nA W−1 光响应度以及 0.5 × 107 Jones的比探测率。同时，课题组还将2D Cr2 S3 与TiO2 纳米棒阵列组成了新型异质结光阳极（TiO2 @Cr2 S3 ），在不使用任何牺牲剂和贵金属的情况下，实现了模拟太阳光驱动下6.8 mA cm-2 的高光电流密度，最高2.1%的外加偏压光电转换性能和67.1%的单色光电转换性能，以及高效水裂解（H2 :124.3μmol cm-2 h-1 ,O2 :62.2 μmol cm-2 h-1 ）性能。通过对该异质结的深入研究发现，由于二者合适的Ⅱ型能带排列以及独特的S型电荷转移方式，保留了强氧化还原电位的光生载流子，从而提高了该异质结的光电催化能力。该研究提供了一种创新性的2D Cr2 S3 制备方法，以及拓展了它在光电化学领域的应用。
(https://doi.org/10.1002/adfm.202405752; https://doi.org/10.1002/advs.202402875.)
南华大学在读硕士生苏文杰为第一作者，南华大学张也教授为研究论文的通讯作者，南华大学化学化工学院为第一单位。该研究得到了国家自然科学基金以及南华大学科研启动经费的支持。（苏文杰）
责编：张芷瑜
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来源：新湖南客户端
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