二硫化钼的插锂研究

作为层状过渡金属二硫化物的典型代表，二硫化钼（MoS2）因具有稳定的半导体H相和亚稳定的金属T相，而深受广大光电领域研究者的欢迎。T相MoS2虽然广泛应用于催化、储能、超导等领域，但是因为亚稳态，所以导致它很难合成和储存。有鉴于此，研究者开发了各种方法来诱导MoS2中的H相到T相的相变。在这些方法中，锂嵌入方法一直是最受欢迎的一种。

MoS2的锂嵌入通常被认为是锂离子的引入使MoS2从H相到T相转变的过程，进而形成扭转双层MoS2。然而，在插层过程中，通常在完全插层的T相MoS2和未插层的H相MoS2之间形成空间尖锐的边界，部分插层MoS2（没有发生晶相转变）的中间态难以通过显微镜观测。

目前，已经开发了电化学和化学方法用于二硫化钼的锂嵌入。电化学方法广泛用于提供对 MoS2的锂嵌入的动态和可逆控制。化学方法是指将MoS2浸入到锂溶液如正丁基锂中的过程，其中锂离子可以自由地在MoS2层间中移动。

使用差分光学显微镜对电位控制下动态锂嵌入MoS2的原位观察，发现锂的嵌入是从边缘开始的，再慢慢扩散到MoS2中，并观察到不论是电化学插层还是化学插层，二者的锂化和脱锂区域都有明显的相分离。

锂嵌入MoS2的示意图，图源：Yecun Wu/nature communition

MoS2中的锂扩散是电荷转移过程与将一排锂离子推入晶体的基面内部的力之间的相互作用。因此，随着时间增加，尖锐的域边界从未显示出逐渐减小的趋势。双层系统提供了从顶面均匀嵌入的平台，莫尔结构中减少的层间相互作用允许锂离子快速扩散。莫尔结构中的快速离子扩散源于降低的层间结合力。因此，可以将中间态引入整个薄片中，而不是形成明显的相界。在这里，通过使用扭曲的双层MoS2，可以在整个薄片中诱导中间态，并通过拉曼光谱中E2g模式的分裂发出信号。

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