Controlled 2H/1T phase transition in MoS2 monolayers by a strong interface with M2C MXenes: a computational study

文献情報

出版日 2021-08-25
DOI 10.1039/D1CP02648H
インパクトファクター 3.676
著者

Zhongxu Wang, Yu Liu, FengYu Li, Jingxiang Zhao


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要旨

Due to the high conductivity and abundant active sites, the metallic 1T phase of a two-dimensional molybdenum sulfide monolayer (1T-MoS2) has witnessed a broad range of potential applications in catalysis, and spintronic and phase-switching devices, which, however, are greatly hampered by its poor stability. Thus, the development of particular strategies to realize the phase transition from the stable 2H phase to the metastable 1T phase for MoS2 nanosheets is highly desirable. Herein, by means of density functional theory (DFT) computations, we systematically explored the potential of the interfacial interaction of 2H- and 1T-MoS2 monolayers with a series of M2C MXenes (M = Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) for achieving the 2H/1T phase transformation. Our results revealed that the 2H → 1T transition for MoS2 monolayers can occur thermodynamically by anchoring on Ti2C, Zr2C, or Hf2C substrates with the extremely strong metal–S interaction, which can be well rationalized by the analysis of the charge transfer, work function, and density of states. Specially, these obtained stable 1T-MoS2/M2C hybrid materials exhibit excellent metallic features, outstanding magnetism, and enhanced mechanical properties. Our findings provide a new avenue to tune the phase transformation for MoS2 monolayers by strong interfacial interactions, which helps to further widen the potential applications of MoS2 monolayers.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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