PNSMI 综述
TiS2在储能、电子器件和催化方面的研究进展
全文导读
随着人们对石墨烯的兴趣高涨，TiS2在电化学储能、太阳能利用、催化和电子器件等方面的广泛应用得到了探索。TiS2作为过渡金属二硫化物(TMDs)家族中最轻的成员，由于其比表面积大、带隙可调、良好的可见光吸收和良好的电荷输运性能而受到越来越多的关注。本文综述了近年来TiS2的合成方法和在储能、电子器件和催化等方面的应用进展，并指出了TiS2可能的研究方向。
TiS2 的合成
目前，研究人员试图通过不同的合成技术，找到一种有效可控的方法来制备具有特定性能的TiS2。一般可分为固相合成、液相合成、气相合成，并根据其固有的特性应用于不同的领域。
固相合成
通过高温固相反应生产TiS2，该方法具有生产工艺简单、生产规模大、成本可控等优点。TiS2粉末颗粒无团聚，粒度均匀，结晶度高，一般表现为2H相。因此，它可以适用于能量存储，能量转换和电子传输的应用。
液相合成
液相合成策略在控制纳米材料的形貌和尺寸方面具有很大的优势，并且在更低的能耗下具有更高的生产效率。
TiS2具有可控的纳米形态特征，是制备超薄TiS2的可行方法，可以调节TiS2的形貌，增加其比表面积和电子传递性能，增强其在极端电子传递和极端能量转换方面的应用。
气相合成
该方法使用较少，但具有生产精度高、产品尺寸小等优点。制备的TiS2样品粒径小，一般为1t相。1 T-TiS2具有压力诱导超导相变和单层电荷密度波相变等有趣的物理性质，被认为是费米液体的模型材料。研究T-TiS2材料的基本电子结构和性质，对于理解量子物理现象、单层电荷密度波相变机制以及探索在先进电子和光电子器件中的潜在应用具有重要意义。
TiS2 的应用
电池
TiS2目前研究发现可用于多种电池体系的优秀材料，如锂电池的电极材料；锂硫电池的多功能阴极添加剂；钠离子电池电极材料；钾离子电池正极材料；镁离子电池阴极材料；太阳能电池材料等。
电子器件
层状TiS2已被证明是一种优秀的电子器件材料，近年来TiS2的各种应用，包括热电器件、高功率激光器、存储器件、超脉冲产生和全光阈值器件，以及生物分子探测器和离子探测器，都得到了探索。
TiS2及其复合材料由于具有合理的材料功率因数和较高的热电性能，以及其轻便、机械柔韧性和无毒等特性，满足了机械和卫生要求，是热电器件中最常用的材料。受益于这些优点，TiS2纳米材料可能是其他电子器件的优秀候选者，如生物探测器和高功率激光器。
催化
超薄TiS2纳米片的大表面积与厚度相关，这对光捕获、传质和表面活性位点的高暴露非常有利。其次，TiS2纳米片的超薄特性显著缩短了本体到表面的电荷转移距离，大大加快了电荷转移过程。此外，优异的机械性能使催化剂具有耐久性和导热性，有利于放热反应中的热扩散。
图文解析
图2. TiS2纳米材料的合成方法及应用图。
图6. 6a描述了混合tis2 -多硫化物阴极的制造过程。图6b和c分别显示了新鲜和回收的混合阴极经过200次循环后的SEM图像。图6d-i显示了混合阴极的电化学性能。
总结与前瞻
本研究从固相、液相、气相三方面综述了TiS2纳米结构材料的制备方法。其中，固相反应和液相反应应用最为广泛。介绍了TiS2在能量存储和转换、电子器件和催化的应用。纳米结构TiS2的广泛应用得益于其优异的物理/化学性能，如大的比表面积、可调的带隙、良好的可见光吸收特性和优异的电荷输运特性。
近年来的研究大多集中在大面积、高结晶、超薄的TiS2纳米片的合成上，而对TiS2的形貌控制的报道很少。TiS2在跨学科领域的应用仍有很大的探索空间，面临很大的挑战：
如何以高度可控的方式合成具有所需结构特征的TiS2
如何防止TiS2纳米片在存储和应用过程中堆积或团聚，从而避免TiS2的性能下降。
如何理解和控制储能机理，实现长期的电化学稳定性。
设计和合成用于制造红外光电探测器，特别是长波红外光电探测器的窄带隙TiS2半导体
如何解决TiS2基电催化剂在长期稳定性测试中性能下降迅速的问题
精确设计TiS2的结构和组成以用于特定的生物应用
TiS2相关的生物医学应用仍然面临着严格生物医学应用的结构/组分控制的关键问题
TiS2在环境中的应用，如何减少操作过程中的干扰，如膨胀、污垢和降解，以保持TiS2在实际应用中的长期稳定性。
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https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2023.05.004
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2022年最新影响因子4.7，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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