金属衬底调控的 MoS2 纳米颗粒尺寸依赖相变
材料科学
2018-05-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
基于 MoS2 的纳米材料具有非凡的通用性；MoS2 纳米颗粒已被证实为加氢脱硫与析氢反应等过程的催化剂，而过渡金属硫族化合物总体上近年已崭露为纳米级电子与光电子器件的新型二维组分。此类材料的性能与其结构和维度密切相关。例如，仅 MoS2 纳米颗粒(NPs)暴露的边缘具有催化活性，而扩展 MoS2 体系因其厚度与晶相不同表现出不同特征（直接/间接带隙半导体性或金属性）。本工作中，我们展示了颗粒尺寸及与金属表面的相互作用如何影响不同 MoS2 NPs 的稳定性与性质，并给出相应的相图。借助基于密度泛函理论(DFT)的计算，我们探讨了支撑相互作用如何影响不同尺寸、组分与结构的 MoS2 纳米颗粒。我们证明，与 Au 的相互作用改变了各类纳米颗粒的相对稳定性，使得对于自由-standing 纳米颗粒与单层膜为亚稳的边缘终止与晶相在支撑体系中得以呈现。由于 Au 与 MoS2 晶格失配，这些支撑效应具有强烈的尺寸依赖性，从而解释了实验观测到的支撑 MoS2 NPs 结构相变。进一步发现，考虑范德华(vdW)相互作用及 MoS2 下方 Au(111) 表面的收缩，对于定量复现实验结果必不可少。本工作展示了如何通过选择支撑金属来调控纳米结构 MoS2 及类似层状体系的性能。
引用
@article{arxiv.1805.01244,
title = {Size-dependent phase transitions in MoS2 nanoparticles controlled by a metal substrate},
author = {Albert Bruix and Jeppe Vang Lauritsen and Bjørk Hammer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01244},
year = {2018}
}