近日，南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院張也教授領(lǐng)銜的“低維納米材料光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”團(tuán)隊(duì)采用自上而下方法，成功研制了基于二維硫化鉻（2D Cr₂ S₃ ）的紫外自驅(qū)動(dòng)光電探測器以及TiO₂ @Cr₂ S₃ 異質(zhì)結(jié)光電催化材料，相關(guān)研究成果分別以“超薄非范德華Cr₂ S₃ :液相剝離、表征和自驅(qū)動(dòng)光電化學(xué)光電探測器”以及“少層非范德華Cr₂ S₃ 的液相剝離”為題，發(fā)表在高水平SCI期刊《Advanced Funtional Materials》與《Advanced Science》上。

Cr₂ S₃ 是一種具有優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)的無機(jī)材料，其原子間主要通過共價(jià)鍵進(jìn)行鏈接，其非范德華結(jié)構(gòu)嚴(yán)重限制了2D Cr₂ S₃ 的制備。目前研究人員主要通過化學(xué)氣相沉積（自下而上）法制備2D Cr₂ S₃ 納米材料?；瘜W(xué)氣相沉積法通常需要較為苛刻的實(shí)驗(yàn)條件，這極大的限制了2D Cr₂ S₃ 的大批量制備及應(yīng)用。開辟一條相對簡單和高質(zhì)量制備2D Cr₂ S₃ 的技術(shù)路線，以及擴(kuò)展其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有重大的意義。

鑒于此，張也教授團(tuán)隊(duì)通過液相剝離（自上而下）法直接從Cr₂ S₃ 晶體中制備得到2D Cr₂ S₃ 納米片，構(gòu)建了一種對紫外光區(qū)域具有高自驅(qū)動(dòng)性能的光電化學(xué)型光電探測器。該器件在350 nm單色光下具有39.5 nA cm^?2 的光電流密度, 622 nA W^?1 光響應(yīng)度以及 0.5 × 10⁷ Jones的比探測率。同時(shí)，課題組還將2D Cr₂ S₃ 與TiO₂ 納米棒陣列組成了新型異質(zhì)結(jié)光陽極（TiO₂ @Cr₂ S₃ ），在不使用任何犧牲劑和貴金屬的情況下，實(shí)現(xiàn)了模擬太陽光驅(qū)動(dòng)下6.8 mA cm^-2 的高光電流密度，最高2.1%的外加偏壓光電轉(zhuǎn)換性能和67.1%的單色光電轉(zhuǎn)換性能，以及高效水裂解（H₂ :124.3μmol cm^-2 h^-1 ,O₂ :62.2 μmol cm^-2 h^-1 ）性能。通過對該異質(zhì)結(jié)的深入研究發(fā)現(xiàn)，由于二者合適的Ⅱ型能帶排列以及獨(dú)特的S型電荷轉(zhuǎn)移方式，保留了強(qiáng)氧化還原電位的光生載流子，從而提高了該異質(zhì)結(jié)的光電催化能力。該研究提供了一種創(chuàng)新性的2D Cr₂ S₃ 制備方法，以及拓展了它在光電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

(https://doi.org/10.1002/adfm.202405752; https://doi.org/10.1002/advs.202402875.)

南華大學(xué)在讀碩士生蘇文杰為第一作者，南華大學(xué)張也教授為研究論文的通訊作者，南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院為第一單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金以及南華大學(xué)科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持。（蘇文杰）

責(zé)編：張芷瑜

一審：張芷瑜

二審：張馬良

三審：熊佳斌

來源：新湖南客戶端