[发明专利]一种含1T相的MoS2

说明书

本发明公开了一种含1T相的MoS₂薄膜及其制备工艺。该制备工艺利用酒精清洗基体表面并用吹风机吹干，放入磁控溅射腔体中采用MoS₂靶和金属靶共溅射在基底上沉积金属掺杂的MoS₂层，通过工艺控制可以实现对MoS₂相变进行调控获得含1T相的MoS₂薄膜。利用该制备工艺制备的薄膜具有优异的导电性、催化活性、电荷存储容量，可用于电化学能量转换与存储、电池电极材料、超级电容器、气体传感器等领域，市场前景广泛，并且制备过程简单易操作，沉积速率快。

技术领域

本发明涉及电化学能量转换与存储、电池电极材料、超级电容器、气体传感器等领域领域，具体涉及一种含1T相的MoS₂薄膜及其制备工艺。

背景技术

2004年石墨烯的发现极大地促进了层状材料的相关研究，近些年来对MoS₂类石墨烯薄层结构的研究越来越多。类石墨烯结构的MoS₂少层或者单层结构赋予了材料大的比表面积以及丰富的活性位点，而1T-MoS₂比2H相具有更大的层间距、更强的导电性以及更优的催化活性，在催化材料、电池电极材料、超级电容器以及电子器件与传感器等方面具有更为优异的性能。

然而1T-MoS₂的形成能要高于2H相，故而通常2H相更容易获得，而1T相不容易获得和稳定存在。所以，如何获得稳定存在的1T相就成了业界普遍关注的课题。

目前诱导MoS₂发生1T相变的方法有很多，包括插层剥离、机械球磨、硫空位、应力作用、电子注入等等，但是大多数的方法工艺都存在流程复杂、过程难控制、产物易污染等问题。

Liu等人采用水热法得到了铵根离子插层的1T-MoS₂，并证明在空气中相对稳定，但是薄膜基体结合力差，还远远无法达到工业化生产的使用标准。另外，Milekin等人利用激光照射周期性沉积在单层MoS₂上的Au纳米结构阵列也实现了2H相到1T相的转变，但是仅限于单层MoS₂的小规模应用，难以达到量产。因此，寻找简单易操作的制备过程，在基体上实现大规模1T-MoS₂的制备十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含1T相的MoS₂薄膜及其制备工艺，利用磁控溅射的方法一步制备含1T相的MoS₂薄膜，操作简单。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种含1T相的MoS₂薄膜制备工艺，包括以下步骤：

(1)对基体表面使用酒精进行超声清洗，并吹干；

(2)将清洗并吹干后的基体装夹在磁控溅射腔内，以Ar为工作气体，采用MoS₂靶和金属靶共溅射，沉积得到含1T相的MoS₂薄膜。

本发明进一步的改进在于，步骤(1)中基体为碳纤维布、碳纤维纸、泡沫镍、泡沫铜、蜡灰或硅片。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中工作气压为0.2～1Pa，公转速度为0.5～5r/min，温度为30℃，Ar流量20～40sccm。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中金属靶为纯度99.9％的铜、银、金或铝靶。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)MoS₂采用射频电源，功率为50～300W，金属采用直流电源，功率为5～50W。

一种由所述的制备工艺制备得到的MoS₂薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：