先进高效的合成方法的发展对于二维材料的广泛应用至关重要。在这项研究中，采用了一种简便且可扩展的无溶剂机械化学方法，采用石墨烯量子点（GQD）作为剥离剂，用于近原子层状 MoS₂ 纳米片（ALMS）的合成和功能化。所得的 ALMS 具有 4 nm 的超薄平均厚度，并表现出高溶剂稳定性。 ALMS 的产率达到了 63%，令人印象深刻，表明其具有大规模生产稳定纳米片的潜力。值得注意的是，ALMS 催化剂表现出优异的 HER 性能。此外，ALMS催化剂表现出卓越的长期耐用性，可在近200小时内保持稳定的性能，凸显了其作为高效耐用电催化剂的潜力。值得注意的是，ALMS 的催化性能受到球磨生产条件的显着影响。 GQD辅助的大规模机械合成途径为开发高效高性能超薄二维材料提供了一条有前景的途径。

 
Fig 1. ALMS合成示意图。

 
Fig 2. 散装 MoS₂（左）和 ALMS（右）在静置 2 天之前（a）和静置 2 天之后（b）分散在溶剂中。 c) GQD 溶液在可见光（左）和 365 nm 紫外光（右）下的照片。 SO₃-GQDs 的 TEM 图像 (d)、高分辨率 TEM 图像 (e) 和 AFM 图像 (f)； ALMS 的 TEM 图像 (g)、高分辨率 TEM 图像 (h) 和 AFM 图像 (i)。

 
Fig 3. ALMS 和块状 MoS₂ 的结构表征。 a) X射线衍射图谱； b) 拉曼光谱； c) XPS 调查频谱； d) XPS Mo 3d 能谱； e) XPS S 2p 光谱； f) CO₂-TPD； g) NH₃-TPD； h) 电导率测试； i) 接触角测试。

 
Fig 4. a) ALMS、块状 MoS₂ 和 PtC 在 0.5 M H₂SO₄ 电解液中的 LSV 曲线； b) 相应的塔菲尔斜率由 LSV 曲线得出；c) 块状 MoS₂ 和 ALMS 的奈奎斯特图； d) 对于块状 MoS₂ 和 ALMS，在 0.25 V 下测量的电容电流与 RHE 的比率。d) 中的插图显示了 ALMS 在 20 至 200 mV s⁻¹ 扫描速率下的循环伏安图；e) ALMS的LSV曲线；f) 在 0.2 至 -0.8 V 相对于 RHE 的电压下测量 1000 个循环之前和之后的 LSV 曲线；g) 270 mV 下电流密度与 RHE 的时间依赖性。

  
Fig 5. 不同球磨速度样品（MoS₂-1200、MoS₂-1400、MoS₂-1600 和 MoS₂-1800）的 LSV 曲线（a）、塔菲尔斜率（b）和奈奎斯特图（c）。不同球磨时间样品（MoS₂-6、MoS₂-12 和 MoS₂-15）的 LSV 曲线（d）、塔菲尔斜率（e）和奈奎斯特图（f）。g) 不同球磨速度下样品的过电位曲线分析。 h) 不同球磨次数样品的过电位曲线分析。i) 对应的火山图至 (g,h) 的超电势。
  
      相关研究工作由上海大学Liang Wang课题组于2023年在线发表在《Small》期刊上，原文：Gram-Scale Mechanochemical Synthesis of Atom-Layer MoS₂ Semiconductor Electrocatalyst via Functionalized Graphene Quantum Dots for Efficient Hydrogen Evolution。https://doi.org/10.1002/smll.202305344
 
转自《石墨烯研究》公众号