Mo原子重排驱动二维MoS2的层数依赖反应活性
材料科学
2025-09-08 v1 化学物理
摘要
二维(2D)材料由于易于在纳米尺度控制其微观结构，为在原子尺度操控和研究化学反应提供了宝贵平台。尽管对2D材料的结构依赖化学活性已有广泛研究，但反应过程中结构转变的影响在很大程度上仍未被探索。本工作报道了MoS2在氮化原子取代反应中的层数依赖化学反应活性，并将其归因于Mo原子的重排。结果表明，在少层区域内，MoS2的化学反应活性随层数减少而降低。特别是，单层MoS2的化学反应活性显著低于其少层和多层对应物。原子分辨率透射电子显微镜(TEM)表明，单层和双层MoS2的反应产物形成MoN纳米网络，且MoN晶体的连续性随层数增加而增加，这与局部电导率映射数据一致。层数依赖反应活性归因于假设形成的MoN相的相对稳定性，该相保留了前驱体中存在的Mo原子层数。具体而言，单层MoS2的低化学反应活性归因于在热力学稳定的MoN相中形成多层Mo晶格所需的Mo原子扩散和迁移所伴随的高能量代价。本研究强调了晶格重排在调控化学反应活性中的关键作用，并突显了2D材料作为推进原子尺度材料化学理解的多功能平台的潜力。
引用
@article{arxiv.2509.04648,
title = {Mo Atom Rearrangement Drives Layer-Dependent Reactivity in Two-Dimensional MoS2},
author = {Zifan Wang and Jiaxuan Wen and Tina Mihm and Shaopeng Feng and Kelvin Huang and Jing Tang and Tianshu Li and Liangbo Liang and Sahar Sharifzadeh and Keji Lai and Xi Ling},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.04648},
year = {2025}
}
备注
41 pages, 20 figures