柔性无机电子产品（FIE）由于出色的无机材料的电子性能和热稳定性，在能量转换，航空航天和可穿戴设备方面显示出独特的优势。高性能柔性无机电子器件（FIE）的工业化要求采用通用方法在可接受的温度下在聚合物基板上制造无机晶体。近日，西北工业大学冯晴亮，陕西师范大学徐华和西南大学蒋益敏等人开发了涡流化学气相沉积（VFCVD）技术，用于在450°C下，在柔性石墨烯-聚酰亚胺（G-PI）导电膜上低温合成高质量的垂直ReO₂阵列。欧拉方程表明，在相同条件下，ReO₂的蒸气压几乎比使用VFCVD的自由空间的蒸气压高100倍。派生的ReS₂/ReO₂金属-半导体异质结阵列作为能量转换装置具有出色的氢释放反应（HER）活性，并具有很高的长期稳定性。

文章要点：

1）将ReO₃粉末放入自制的盒子中，然后将G-PI基材面对面地放在盒子中，以形成准约束空间。首先生长垂直ReO₂柱阵列，然后通过进一步原位硫化合成垂直ReS₂/ReO₂异质结阵列。G-PI膜的高表面能充当有效的界面“捕捉剂”，使汽化的ReO₂团簇形成当它吸附在G-PI基板的表面上时几乎不会扩散和解吸。ReO₂阵列通过VFCVD在450°C下生长，而在相同的生长条件下，只有一些分散的ReO₂纳米柱沉积在SiO₂/Si衬底上。

2）ReO₂柱的HRTEM图像显示ReO ₂柱的（200）晶面间距为0.24 nm，（020）晶面间距为0.28 nm的面。SAED图案仅具有一组正交晶点，证明了具有β相的ReO₂柱的高结晶质量。棱柱形ReS₂/ReO₂异质结的形态在纳米级水平上显示出明显的分层结构，表明硫化后，具有丰富暴露边缘位点的分层ReS₂已在ReO₂纳米柱的界面上外延生长。单个ReS₂/ReO₂的Re，S和O元素的ADF-STEM图像和EDS元素映射异质结揭示了Re，O在棱柱形ReS₂/ReO₂异质结内部的均匀分布，这也证实了后硫化后具有核壳纳米结构的ReO₂纳米柱表面外延形成ReS₂薄片

3）G-PI膜具有出色的机械和电气性能，以及良好的导电性。作为柔性基材膜，G-PI膜可在-200至300°C的宽温度范围内使用，并在强酸或强碱条件下使用，具有广泛的应用范围和良好的耐腐蚀性。基于密闭空间中载气的欧拉方程，载气演化为涡态，高熔点ReO₂的蒸气压可能是450°C时正常空间的100倍，最终在G-PI膜上实现了垂直排列。

4）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，β相ReO₂纳米柱是金属，为ReS₂/ReO₂异质结中的电荷转移提供了丰富的内部通道。为了增加有效的催化位点并提高所获得的垂直ReO₂柱阵列对HER 的耐酸性或耐碱性，采用ReO₂纳米柱的原位硫化来合成ReS₂/ReO₂金属-半导体异质结。结果，ReS₂/ReO₂阵列的HER活性和长期稳定性大大增强。

总之，这项工作为通过VFCVD在聚合物基底上低温生长无机纳米材料开辟了机会，以实现高性能柔性能源设备的工业化。

Qingliang Feng, et al, Low-temperature growth of Three dimensional ReS₂/ReO₂metal-semiconductor heterojunctions on Graphene/polyimide film for enhanced hydrogen evolution reaction, Applied Catalysis B: Environmental, 2020,

DOI：10.1016/j.apcatb.2020.118924.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320303398