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Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides

硫系化合物 范德瓦尔斯力 硫族元素 过渡金属 杂原子 单层 材料科学 纳米技术 相变 催化作用 化学物理 化学 结晶学 分子 热力学 光电子学 有机化学 氧化物 冶金 物理 戒指(化学)
作者
Zhiguo Du,Shubin Yang,Songmei Li,Jun Lou,Shuqing Zhang,Shuai Wang,Bin Li,Yongji Gong,Song Li,Xiaolong Zou,Pulickel M. Ajayan
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:577 (7791): 492-496 被引量:182
标识
DOI:10.1038/s41586-019-1904-x
摘要

Although two-dimensional (2D) atomic layers, such as transition-metal chalcogenides, have been widely synthesized using techniques such as exfoliation1–3 and vapour-phase growth4,5, it is still challenging to obtain phase-controlled 2D structures6–8. Here we demonstrate an effective synthesis strategy via the progressive transformation of non-van der Waals (non-vdW) solids to 2D vdW transition-metal chalcogenide layers with identified 2H (trigonal prismatic)/1T (octahedral) phases. The transformation, achieved by exposing non-vdW solids to chalcogen vapours, can be controlled using the enthalpies and vapour pressures of the reaction products. Heteroatom-substituted (such as yttrium and phosphorus) transition-metal chalcogenides can also be synthesized in this way, thus enabling a generic synthesis approach to engineering phase-selected 2D transition-metal chalcogenide structures with good stability at high temperatures (up to 1,373 kelvin) and achieving high-throughput production of monolayers. We anticipate that these 2D transition-metal chalcogenides will have broad applications for electronics, catalysis and energy storage. A synthetic approach is described, for efficiently converting non-van der Waals solids into two-dimensional van der Waals transition-metal chalcogenide layers with specific phases, enabling the high-throughput production of monolayers.
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