二維過(guò)渡金屬碲化物是什么
二維過(guò)渡金屬碲化物材料是一類新興的二維材料，由碲原子（Te）和過(guò)渡金屬原子（如鉬、鎢、鈮等）組成，其微觀結(jié)構(gòu)類似于“三明治”，過(guò)渡金屬原子被上下兩層的碲原子“夾”住，形成層狀二維材料。
▲二維過(guò)渡金屬碲化物材料示意圖
二維過(guò)渡金屬碲化物材料具有奇特的超導(dǎo)、磁性、催化活性等物理和化學(xué)性質(zhì)，在量子通訊、催化、儲(chǔ)能、光學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力，受到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
例如利用過(guò)渡金屬碲化物具有高導(dǎo)電性和大比表面積，作為高性能超級(jí)電容器和電池的電極材料；利用過(guò)渡金屬碲化物納米片表面具有豐富可調(diào)的活性位點(diǎn)，制備綠氫和雙氧水電催化劑，提高催化劑選擇性、效率和性能；利用材料展現(xiàn)出的超導(dǎo)和巨磁電阻等新奇量子現(xiàn)象，或可為下一代低功耗器件和高密度磁性存儲(chǔ)器件提供材料。
然而，目前二維過(guò)渡金屬碲化物材料的高質(zhì)量宏量制備仍面臨巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。
尋找關(guān)鍵液體試劑
二維過(guò)渡金屬碲化物材料一般采用“自上而下”的制備方法，就如同拆解積木，通過(guò)機(jī)械力或化學(xué)作用方式將其一層一層剝離下來(lái)，從而制備出單層的二維納米片?！白陨隙隆敝苽浞椒ㄍǔＳ谢瘜W(xué)插層剝離法、球磨法、膠帶剝離法、液相超聲法等，其中化學(xué)插層剝離法的剝離效率雖然最高，但剝離制備仍需要數(shù)小時(shí)。目前科學(xué)家們大多采用有機(jī)鋰試劑作為插層劑，即將含有鋰離子的插層劑插入塊體層狀結(jié)構(gòu)材料的片層中，并利用鋰和水的反應(yīng)使插層劑“膨脹”，在每一層間形成一個(gè)“氣壓柱”，將疊在一起的納米片層層“撐開(kāi)”，就如同使用了一把“化學(xué)刮刀”一層一層地將納米片“刮”下來(lái)，這種層間的氣體膨脹作用力遠(yuǎn)大于機(jī)械剝離力，可以提高剝離效率。但有機(jī)鋰是一種易燃易爆的液體試劑，具有很大的安全隱患，因此，實(shí)現(xiàn)安全、高效的化學(xué)剝離成為科學(xué)家努力的目標(biāo)。▲二維過(guò)渡金屬碲化物材料“自上而下”的制備示意動(dòng)畫(huà)讓安全大量制備新材料成為可能
為了更好的發(fā)展新材料，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所成會(huì)明院士及北京大學(xué)電子學(xué)院康寧副教授等合作，采用固相化學(xué)插層剝離方法，創(chuàng)新性地篩選出了一種固相插層試劑——硼氫化鋰。硼氫化鋰具有強(qiáng)還原性質(zhì)，在干燥空氣中穩(wěn)定，可用于高溫固相插鋰反應(yīng)，解決了插層反應(yīng)速度慢的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了安全、高效、快速的插層剝離。整個(gè)插層剝離過(guò)程只需10分鐘，可宏量制備出百克級(jí)（108克）碲化鈮納米片，與同等時(shí)間液相化學(xué)插層剝離法制備量均小于1克比，此方法效率和產(chǎn)量均有了大幅提升?！滔噤嚮鍖觿冸x合成過(guò)渡金屬碲化物納米片的示意圖團(tuán)隊(duì)還利用此方法制備出了五種不同過(guò)渡金屬的碲化物納米片和十二種合金化合物納米片，證明其具有普適性。同時(shí)，科學(xué)家還觀察到了多種特征的量子輸運(yùn)現(xiàn)象，例如碲化鉬（MoTe2）納米片具有依賴于厚度的金屬-絕緣體相變，碲化鎢（WTe2）納米片具有巨磁電阻和舒勃尼科夫-德哈斯效應(yīng)等?！苽涑龆喾N不同過(guò)渡金屬的碲化物納米片通過(guò)該方法制備出的二維過(guò)渡金屬碲化物納米片溶液和粉體具有良好的加工性能，可以作為各種功能性漿料，實(shí)現(xiàn)薄膜、絲網(wǎng)印刷器件、3D打印器件、光刻器件的高效和定制化加工等。同時(shí)有望在高性能量子器件、柔性電子、微型超級(jí)電容器、電池、催化、電磁屏蔽、復(fù)合材料等方向發(fā)揮重要作用?！^(guò)渡金屬碲化物納米片加工成粉末、溶液、薄膜、3D打印器件、絲網(wǎng)印刷器件的圖片該成果以Metal telluride nanosheets by scalable solid lithiation and exfoliation 為題，于4月3日在線發(fā)表在《自然》雜志上。
