近日,谢毅教授课题组在高电导率二维材料的设计方面取得进展,该工作以“Superior Electrical Conductivity in Hydrogenated Layered Ternary Chalcogenide Nanosheets for Flexible All-Solid-State Supercapacitors“为题,发表于Angew. Chem. Int. Ed., doi:10.1002/anie.201600029。
超薄二维材料以其独特的电子结构特点,被认为是构建新一代纳米电子器件的最佳材料,然而较差的导电性能严重阻碍了它们的进一步应用。考虑到超薄二维材料电输运性质与电子结构密切相关,研究人员通过氢原子掺杂,在三元过渡金属硫属化合物Cu2MX4(M=Mo、W;X = S,Se)中注入电子,实现了其电输运性能由半导体到金属的转变。
以Cu2WS4为例,通过锂离子插层辅助的液相剥离法,成功实现了氢化Cu2WS4纳米片的制备。实验结果表明,氢离子的掺杂使得Cu2WS4由本征的半导体而转变为金属,同时伴随着电导率近1010的提高,氢化Cu2WS4组装而成的纳米片薄膜室温电导率高达2.9×104 S m-1。同时,氢化Cu2WS4纳米片的金属性非常稳定,在高达350 oC的温度下退火仍能保持不变。基于其高电导率和稳定的金属特性,氢化Cu2WS4纳米片作为电极材料被用于全固态超级电容器的设计中,并呈现出优良的电化学性能。该研究为设计高电导率的电极材料提供了新的途径。
(化学与材料科学学院、iChEM)
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