柔性无机电子器件由于其优异的电子性能和热稳定性，在能量转换、航空航天和可穿戴设备等领域表现出独特的优势。高性能柔性无机电子器件的产业化需要在可接受的温度下，采用通用的方法在聚合物衬底上制备无机晶体。在此，我们首先开发了涡流化学气相沉积（VFCVD）技术，于450°C低温下，用于在柔性石墨烯-聚酰亚胺（G-PI）导电膜上合成高质量的垂直ReO₂阵列。Euler方程表明，在相同的条件下，ReO₂的蒸汽压几乎比VFCVD的自由空间的蒸汽压高100倍。推导出的ReS₂/ReO₂金属-半导体异质结阵列具有突出的析氢反应（HER）活性，作为能量转换装置具有高的长期稳定性。这项工作为利用VFCVD在聚合物衬底上低温生长无机纳米材料，实现高性能柔性能源器件的工业化提供了机会。
 
Figure 1. （a）G-PI上的垂直ReO₂阵列的SEM图；（b）垂直ReS₂ /ReO₂异质结阵列的SEM图；（c）G-PI上的ReS₂花的SEM图；（d）β-ReO₂晶体的X射线衍射图谱；（e）几种纳米结构材料的拉曼光谱；（f）生长的ReO₂纳米颗粒、ReS₂花和垂直的ReS₂/ReO₂异质结阵列的Re元素和S元素的XPS光谱。
 

Figure 2. TEM图、HRTEM图和SAED分析：（a-d）β-相ReO₂支柱，（e-h）在ReS₂/ReO₂异质结外部外延的ReS₂纳米薄片，（i-l）分层的ReS₂/ReO₂异质结界面的。（m-n）单个ReO₂纳米柱和单个ReS₂/ReO₂异质结的ADF-STEM和元素映射图像。注意：m和n中所有ADF-HAADF图像和元素映射图像的比例尺均为100 nm
  
 
Figure 3. 在0.5 M H₂SO₄中的电催化HER活性。（a）ReS₂/ReO₂异质结的HER；（b）通过DFT计算，接触前后ReS₂/ReO₂异质结的能带排列和功函数；（c）扫描速率为2 mV/s时ReO₂、ReS₂和ReS₂/ReO₂的LSV曲线；（d）扫描速率为2 mV/s时具有不同生长时间的ReS₂/ReO₂的LSV曲线；（e）比较10 mA/cm²下的过电势和tafel斜率；（f）对应于（b）中样品的Tafel图；（g）用于估计ECSA的C_dl；（h）各种样品的电化学阻抗谱，插图是等效电路。
 
      相关研究成果于2020年由西南大学化学与化学工程学院Yimin Jiang课题组发表在Applied Catalysis B: Environmental（DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118924）。原文：Low-temperature growth of Three dimensional ReS₂/ReO₂ metalsemiconductor heterojunctions on Graphene/polyimide film for enhanced hydrogen evolution reaction。

摘自《石墨烯杂志》公众号：