Transition metal dichalcogenides (TMDs) such as $WS_2$ have drawn tremendous attention due to their fascinating physicochemical properties when they are single-layered or few-layered. Such attention can be ascribed to an interesting phenomenon that dimension reduction from three-dimensional to two-dimensional TMDs leads to the emergence of extraordinary physicochemical properties that are different from those of their bulk material counterparts. Unfortunately, their poor intrinsic conductivities hamper their use in energy storage and conversion applications. In this regard, it is an efficient strategy to make a composite, combining single-layered TMDs with highly conductive materials. In this study, it is demonstrated that single layers of $WS_2$ nanoplates can be uniformly embedded in nitrogen-doped carbon nanofibers ($WS_2@NCNFs$), and also can be anchored to hollow nitrogen-doped carbon nanofibers ($WS_2@HNCNFs$) via electrospinning. Crystallization of the single-layer $WS_2$ nanoplates and in situ nitrogen doping into the carbon nanofibers are simultaneously accomplished during a two-step heat treatment. These rationally designed materials were electrochemically tested as anode materials for lithium ion batteries and electrocatalysts for hydrogen evolution. The distinctive design of the materials enables outstanding electrochemical performances.
이황화 텅스텐과 같은 전이금속 칼코겐 화합물들은 그들이 단일층 혹은 수개의 층일 때 나타나는 흥미로운 물리화학적 특성으로 인하여 굉장한 관심을 끌어왔다. 이러한 관심은 이차원의 전이금속 칼코겐 화합물들이 삼차원에서 이차원으로 차원이 줄어들 때 초래하는 벌크재료의 특성과는 다른 특이한 물리화학적 특성들이 발현되는 흥미로운 현상에 의한 것으로 설명할 수 있다. 하지만 물질 고유한 반도체적인 낮은 전기전도성은 에너지 저장과 변환 응용 소재로의 활용을 방해한다. 이러한 관점에서, 단일층의 전이금속 칼코겐 화합물과 전도성이 매우 높은 소재와 결합하여 복합체를 만드는 것은 효율적인 전략이다. 본 연구에서는 전기방사법을 통하여 단일층의 이황화 텅스텐 나노판을 질소가 도핑된 탄소나노섬유에 균일하게 내장할 수 있음을 보이며, 또한 중공구조의 질소가 도핑된 탄소나노섬유에 고정시킬 수 있음을 보여준다. 단일층의 이황화 텅스텐 나노판의 결정화와 탄소나노섬유의 질소도핑은 두 단계 열처리 과정에서 동시에 이루어진다. 이러한 합리적으로 설계된 재료들은 리튬이온전지의 음극으로써 그리고 수소발생반응의 전기화학촉매로써 전기화학적인 특성평가를 하였다. 독특한 설계의 이 재료들은 매우 뛰어난 전기화학적인 특성을 가능하게 한다.
