硫化铂（PtS）作为一种重要的过渡金属硫化物，因其电子结构、良好的化学稳定性和可调的物理化学性质，在催化、光电探测、能量存储与转换等领域展现出应用潜力。其性能高度依赖于材料的形貌、尺寸、晶体结构及表面状态，因此，实现从纳米片到薄膜的可控制备是推动PtS应用的关键。

一、PtS纳米片的化学合成：形貌与尺寸的准确调控

1.1 溶剂热法：纳米片合成的经典策略

溶剂热法因其操作简单、反应条件可控，成为制备PtS纳米片的主流方法。其核心原理是通过高温高压环境促进前驱体的分解与成核，同时利用表面活性剂或模板剂调控晶体生长方向。

1.1.1 合成路线

以铂源（如H₂PtCl₆、Pt(acac)₂）和硫源（如硫脲、L-半胱氨酸）为原料，在有机溶剂（如油胺、十八烯）或水-有机混合体系中。例如：

油胺体系：将H₂PtCl₆和硫脲溶解于油胺中，220℃反应6小时，可得到厚度约横向尺寸达数百纳米的超薄PtS纳米片。油胺既作为溶剂，又通过其长链烷基吸附在PtS{001}晶面，抑制纵向生长，促进二维形貌形成。

水-乙二醇体系：以Pt(acac)₂和L-半胱氨酸为原料，在乙二醇-水混合溶剂中反应，可制备出表面富含硫空位的PtS纳米片。乙二醇的还原性可调控Pt的氧化态，而L-半胱氨酸中的巯基（-SH）与Pt配位，引导晶体沿二维方向生长。

1.1.2 形貌调控的关键参数

温度：温度升高可加速成核与生长，但过高温度（>250℃）易导致纳米片团聚或厚度增加。

硫/铂比：硫过量（硫/铂摩尔比>2）可抑制PtS向PtS₂的相变，同时促进硫空位的形成。

表面活性剂：除油胺外，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）也可用于调控纳米片形貌。CTAB通过静电吸附在PtS表面，引导形成六边形纳米片，而油胺体系则倾向于生成矩形或不规则形貌。

1.2 化学气相沉积（CVD）

CVD法通过气相前驱体的分解与沉积，可制备出结晶性良好、缺陷密度低的PtS纳米片，尤其适用于与衬底结合的二维材料制备。

1.2.1 典型工艺

以PtCl₂和S粉为前驱体，Ar/H₂混合气为载气，在600-800℃下于SiO₂/Si或蓝宝石衬底上沉积PtS纳米片。例如：

双温区CVD：将PtCl₂置于上游（400℃），S粉置于下游，通过温度梯度控制前驱体蒸发速率。在700℃沉积区，可获得单层或少数层PtS纳米片，。

等离子体辅助CVD：引入H₂S等离子体可降低反应温度至500℃，同时通过等离子体轰击增加表面缺陷，提升催化活性。实验表明，等离子体处理的PtS纳米片在ORR中的半波电位较未处理样品提高。

1.2.2 形貌与层数控制

衬底选择：亲水性衬底（如SiO₂）促进纳米片横向生长，而疏水性衬底（如石墨烯）则利于垂直取向生长。在石墨烯衬底上，PtS纳米片可形成垂直阵列，暴露更多边缘活性位点。

沉积时间：延长沉积时间可增加纳米片厚度，但超过一定阈值会导致多层堆叠。通过原位光学显微镜监测，可实现单层PtS的制备。

1.3 液相剥离法：从块体到纳米片的尺寸缩减

液相剥离法通过物理或化学手段破坏块体PtS中的层间范德华力，获得少层或单层纳米片，具有操作简单、产量高的优点。

1.3.1 典型工艺

超声辅助剥离：将块体PtS分散于N-甲基吡咯烷酮（NMP）或异丙醇（IPA）中，超声处理，可得到纳米片。然而，超声产生的局部高温易引入缺陷，降低结晶性。

离子插层剥离：利用Li⁺、Na⁺等碱金属离子插入PtS层间，扩大层间距后超声剥离。

1.3.2性能优化

液相剥离法制备的纳米片表面通常残留有机溶剂或离子，需通过退火（300-400℃）或酸洗（HCl溶液）处理去除杂质。退火处理还可修复超声引入的缺陷，提升纳米片的电导率和催化活性。

二、PtS薄膜的化学合成：从致密膜到多孔结构的可控构筑

2.1 原子层沉积（ALD）

ALD通过交替通入前驱体脉冲，实现PtS薄膜的逐层沉积，具有厚度均匀、台阶覆盖率高及成分准确可控的优势。

2.1.1 典型工艺

以Pt(PF₃)₄和H₂S为前驱体，在200-300℃下于Si或金属衬底上沉积PtS薄膜。例如：

单循环过程：先通入Pt(PF₃)₄脉冲，N₂吹扫，再通入H₂S脉，N₂吹扫。每循环沉积约0.1 nm PtS，通过调节循环次数可控制薄膜厚度。

温度优化：250℃时，PtS薄膜的沉积速率和结晶性佳。温度过低（<200℃）导致前驱体吸附不完全，而温度过高（>300℃）则引发前驱体分解，降低薄膜质量。

2.1.2 性能调控

ALD制备的PtS薄膜可用于电催化CO₂还原。通过引入O₂脉冲，可在薄膜表面形成Pt-O-S活性位点，将CO法拉第效率提升。

2.2 电化学沉积

电化学沉积通过电解液中的Pt²⁺和S²⁻在电极表面还原，可快速制备大面积PtS薄膜，尤其适用于柔性电子器件。

2.2.1 典型工艺

以PtCl₂和Na₂S为电解液，在-0.8 V（vs. Ag/AgCl）下于导电衬底（如ITO玻璃、碳纸）上沉积PtS薄膜。例如：

脉冲沉积：采用脉冲电压可抑制枝晶生长，获得致密均匀的薄膜。SEM显示，脉冲沉积薄膜的表面粗糙度低于恒电位沉积。

添加剂调控：加入EDTA可络合Pt²⁺，减缓沉积速率，从而控制薄膜厚度。

2.2.2 多孔结构构筑

通过模板法可制备多孔PtS薄膜。例如，以聚苯乙烯（PS）微球为模板，电沉积PtS后溶解PS，可获得三维多孔薄膜。该结构在超级电容器中表现出高比电容，较致密薄膜提升。

2.3 化学浴沉积（CBD）

CBD通过溶液中前驱体的缓慢反应，在衬底表面沉积PtS薄膜，具有设备简单、成本低的优点，适用于大规模生产。

2.3.1 典型工艺

将PtCl₄和Na₂S₂O₃溶解于氨水-水混合溶液中，调节pH至9-10，于60-80℃下沉积PtS薄膜。例如：

反应机理：Na₂S₂O₃在碱性条件下分解生成S²⁻，与PtCl₄反应生成PtS沉淀并沉积在衬底表面。沉积速率可通过调节温度或pH控制。

后处理优化：沉积后的薄膜需经退火（300℃）处理，以提升结晶性和电导率。XRD显示，退火后薄膜的（001）晶面衍射峰强度提高，表明结晶性改善。

2.3.2 异质结构建

CBD可与其他方法结合构筑PtS基异质结薄膜。例如，先通过CBD沉积PtS层，再通过ALD沉积Al₂O₃保护层，最后通过CVD生长石墨烯，可制备PtS/Al₂O₃/graphene异质结薄膜。该结构在光电探测中表现出高响应度和快速响应时间。

硫化铂（PtS）的化学合成已实现从纳米片到薄膜的可控制备，通过溶剂热法、CVD、ALD、电化学沉积及CBD等技术，可调控材料的形貌、尺寸、晶体结构及表面状态。