음이온 추출 TMD 다형체 전환

기체–고체 메커니즘: CO/CO₂ 하소 처리가 MoS₂에서 S 음이온을 선택적으로 추출하여 sulfur-vacancy-VS-MoS₂를 생성하고, 이를 통해 2H → 1T 상전이가 유도된다 — 이는 양이온 삽입 없이 1T-MoS₂를 얻는 경로로, WS₂에도 일반화될 수 있다 (see Nam et al., Nano Lett. (2019)).

메커니즘

• CO가 Mo 주위에 배위된 S와 반응하여 **COS(g)**를 형성하고, MoS₂ 격자 내에 V_S를 남긴다 (see Nam et al., Nano Lett. (2019), eq. 1).
• V_S는 C_V^eq ~17%에서 1T′−2H 에너지 차이를 0.60 → 0.22 eV/MoS₂로 감소시키며 (DFT, Fig. 4b), 1T′의 원자가 d-밴드 내 a₁ 공공 상태는 해당 2H 상태보다 더 안정하다 (PDOS, Fig. 4c).
• 입자 크기 효과: 순수한 1T′는 열역학적으로 ~2 nm 이하에서만 안정하지만, V_S에 의해 유도된 1T′는 ~10 nm까지 안정하다 (2H 대 1T′ 모서리 에너지: 0.40 대 0.09 eV/Å; Fig. 4d–f).

양이온 삽입과의 비교

Li⁺ 인터칼레이션과 비교할 때, 음이온 추출은 더 빠르고, 불순물이 없으며, 모든 형태인자 (플레이크, 박막, C 매트릭스 내 내재된 형태)에 대해 확장 가능하고, 실험에 앞서 삼원계 상평형도로 예측된다. 동일한 COS 계곡 논리(COS-valley logic)에 의해 WS₂로도 확장된다 (Fig. S₂₇).

관련 항목

• sulfur-vacancy-VS-MoS₂ 생성 (다형체 전환을 유도하는 중간체).
• thermodynamic-predictive-synthesis에 의해 예측된 조건 창 (MoS₂–CO–CO₂ 상평형도로 확장됨).
• 1T-MoS₂-CNF-HER-catalyst 생성.