东南大学《AFM》：有序介孔TMDs材料室温NO₂传感

将介孔结构赋予过渡金属硫族化合物（TMDs）可大幅提高其孔隙率、有效比表面积和暴露的活性位点数目，有望在基于界面反应的相关应用中获得更优异的性能。然而，目前已经报道的如硬模板法（nanocasting）或热辅助转化（TAC）法仍存在着工艺繁琐、环境不友好、对湿度敏感、介观形貌差等问题。

有鉴于此，近日，东南大学任元副研究员和陶立教授（共同通讯作者）报道了一种通过直接有机-无机共组装合成有序介孔过渡金属硫族化合物材料的“一步法”策略。在DMF/H2O的双溶剂体系中，以两亲性嵌段共聚物PEO-b-PS为有机模板剂，(NH4)2MoS4或(NH4)2WS4作为无机前驱体，通过溶剂挥发诱导自组装和热处理之后，得到了具有高度有序介观结构、高结晶度骨架、高比表面积（44-91 m2/g）、大孔径（15-21 nm）的有序介孔MoS2、WS2、MoS2/WS2半导体材料。得益于在三维连通的介观孔道结构中的快速扩散效率和丰富的边缘活性位点，基于介孔TMDs材料的半导体气体传感器在室温下对NO2气体具有优异的传感性能，包括灵敏度高（S = 67 % @ 50 ppm）、响应速度快（6 s）、检测限低（LOD = 12 ppb）以及超高的选择性（SNO2/Sgas > 10）。这项工作为开发基于有序介孔TMDs材料的各种新型半导体材料铺平了道路，在传感、催化、能源存储和转化等多个领域表现出巨大的潜力。相关论文以“Synthesis of Ordered Mesoporous Transition Metal Dichalcogenides by Direct Organic–Inorganic Co-Assembly ”为题，发表在Advanced Functional Materials上(Adv. Funct. Mater.2024, 2408426.)，第一作者为饶宇建。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202408426

图1.通过溶剂挥发诱导自组装合成有序介孔过渡金属硫族化合物的示意图。

图2.有序介孔TMDs材料的电镜表征。

图3.有序介孔TMDs材料的物相与结构表征。

图4.共组装法的普适性。

图5.有序介孔MoS2在室温下的气体传感性能。

图6.气体传感机理研究。

本项目受到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、中央高校基本科研业务经费、东南大学“至善青年学者”支持计划的资助。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。感谢论文作者团队大力支持。