本發明屬于納米材料制備與電化學催化領域，具體涉及一種應變誘導自驅動富邊緣janus二維材料的制備方法及其在電解水析氫中的應用。
背景技術：
1、氫能因其能量密度高、零碳排放的優點，被視為最具潛力的清潔能源載體之一。電催化水分解制氫是實現綠氫生產的核心技術，其中，析氫反應是水分解的關鍵半反應。目前，鉑基催化劑是性能最佳的her催化劑，但其高昂的成本和資源的稀缺性嚴重限制了其大規模商業化應用。因此，開發儲量豐富、高效穩定的非貴金屬her催化劑至關重要。
2、二維過渡金屬硫族化合物，如二硫化鉬，因其獨特的電子結構和潛在的催化活性，被認為是鉑基催化劑的有前景的替代品。然而，傳統2h相tmds的催化活性位點主要集中在其有限的邊緣位置，而大面積的基面則呈化學惰性，這極大地限制了其整體催化性能。為激活基面，研究人員發展了缺陷工程、應變工程等策略。例如，通過引入硫空位、晶界或摻雜外來原子來優化氫吸附自由能；通過施加應變調控材料的電子結構以降低反應能壘。然而，這些方法往往存在明顯局限性：人工引入的缺陷可能破壞材料的晶體結構完整性，影響穩定性；而應變的施加在宏觀尺度上難以實現精準、均勻的控制。
3、近年來，非對稱型tmds（如janus?mosse）作為一種新興的低對稱性二維材料，通過在其上下兩層嵌入不同的硫族原子，打破了面外結構對稱性。這種固有的對稱性破缺誘導產生內建電場和本征應變，理論上能夠有效激活基面的催化活性。盡管少數理論和實驗研究已證明非對稱?tmds相比其對稱性對應物具有更好的her活性，但目前仍缺乏有效策略來大幅增加其活性位點密度（尤其是高活性的邊緣位點）。同時，由于難以在納米尺度上精確調控和表征催化劑的形貌，建立清晰的“結構-性能”構效關系仍是一個巨大挑戰。
4、因此，開發一種能夠原子級精準可控地增加二維材料活性邊緣位點，并能協同利用非對稱結構本征優勢的普適性方法，成為本領域亟待解決的關鍵技術問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明提供一種應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法及其在電催化析氫中的應用，具體技術方案如下：
2、一種應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，包括如下步驟：
3、s1：提供單層過渡金屬硫化物；
4、s2：在等離子體輔助條件下，利用活性氣相取代源硫蒸氣對所述單層過渡金屬硫化物進行原子層取代反應，其中，所述活性氣相取代源的取代原子半徑小于單層過渡金屬硫化物中被取代原子的原子半徑；利用原子尺寸差異，制備得到具有本征納米裂紋的非對稱型過渡金屬硫族化合物單層材料。
5、進一步地，所述單層過渡金屬硫化物為wse2或mose2，所述活性氣相取代源為硫蒸汽。
6、為了精確調控納米裂紋的密度與形貌，實現可控的應變誘導富邊緣結構，所述s2中的原子層取代反應的反應時間為0~30分鐘，所述等離子體為氫等離子體；更優選的是5-15分鐘，以控制納米裂紋的密度與形貌。
7、為了維持等離子體活性、促進氣相反應物輸運并實現溫和可控的原子層取代，所述s2中的原子層取代反應的反應壓力低于100?pa。
8、進一步地，所述s1中，采用金膜輔助剝離法得到單層過渡金屬硫化物，具體步驟如下：
9、在沉積有金膜的襯底上旋涂聚合物溶液并退火形成固態緩沖層；
10、利用熱釋放膠帶剝離所述帶有固態緩沖層的金膜，并將其與塊狀過渡金屬硫化物晶體壓合，通過范德華力將單層材料附著于金膜上；
11、將附著有單層材料的金膜轉移至目標襯底，依次通過水浸泡去除所述固態緩沖層，并通過蝕刻液去除所述金膜，得到單層過渡金屬硫化物。
12、為了獲得高質量且表面完整的單層過渡金屬硫化物，所述固態緩沖層為聚乙烯吡咯烷酮層(pvp)，或為聚乙烯吡咯烷酮與聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)形成的復合層。
13、一種由上述的制備方法制備得到的富邊緣janus過渡金屬硫族化合物單層材料。
14、一種富邊緣janus過渡金屬硫族化合物單層材料作為電解水析氫反應催化劑的應用。
15、與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
16、1.?本發明創造性地將janus材料合成過程中不可避免的原子半徑差異這一特性，從挑戰轉化為獨特優勢，利用由此產生的本征分子內應變作為內在驅動力，實現了裂紋結構的自發、可控構筑。這一過程摒棄了傳統上復雜且可能引入污染的后處理工藝，在原子級精度上完成了對催化劑邊緣結構的精準裁剪，其工藝路線簡潔，重復性高，此項技術展現出強大的生命力和擴展性。
17、2.?本發明所基于的應變誘導原理普適性強，可廣泛應用于其他存在類似原子尺寸差異的非對稱材料體系，為構建一個全新的高性能、低成本非貴金屬電催化劑家族開辟了道路。本發明為清潔能源技術，特別是電解水制氫領域的發展，注入新的活力并帶來廣闊的應用前景。
1.一種應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述單層過渡金屬硫化物為wse2或mose2，所述活性氣相取代源為硫蒸汽。
3.根據權利要求2所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述s2中的原子層取代反應的反應時間為0-30分鐘，所述等離子體為氫等離子體。
4.根據權利要求3所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述s2中的原子層取代反應的反應時間為5~15分鐘，以控制納米裂紋的密度與形貌。
5.根據權利要求3所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述s2中的原子層取代反應的反應壓力低于100?pa。
6.根據權利要求1所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述s1中，采用金膜輔助剝離法得到單層過渡金屬硫化物，具體步驟如下：
7.根據權利要求6所述的應變誘導自驅動制備富邊緣janus二維材料的制備方法，其特征在于，所述固態緩沖層為聚乙烯吡咯烷酮層，或為聚乙烯吡咯烷酮與聚甲基丙烯酸甲酯形成的復合層。
8.一種由權利要求1~7中任意一項所述的制備方法制備得到的富邊緣janus過渡金屬硫族化合物單層材料。
9.一種如權利要求8所述的富邊緣janus過渡金屬硫族化合物單層材料作為電解水析氫反應催化劑的應用。