MoS₂是一种过渡族金属硫化物半导体材料,具有与石墨烯相似的层状结构,属于六方晶系层状结构,由于其特殊的结构和稳定的物理化学性质使其在固体润滑剂、储氢材料、光电子和半导体器件等方面具有很大的应用潜力。MoS₂的禁带宽度和其厚度具有直接的关系,当MoS₂为多层时,禁带宽度是1.2 eV,是典型的间接带隙半导体材料;当MoS₂为单层时,其直接带隙禁带宽度为1.8 eV,为直接带隙半导体材料。MoS₂薄膜带隙可控的特性使得不同厚度的MoS₂材料在光伏太阳能电池和半导体光电子器件等方面具有很大的应用前景。经研究发现,MoS₂具有和贵金属Pt类似的氢吸附自由能（ΔG_H+）,并且其层状结构可以提供更大的反应面积和较高的电子迁移率,使得MoS₂在电催化水分解析氢方面也表现出了优异的性能。自然界中的MoS₂储存丰富,价格也相对低廉,因此有很大机会取代贵金属Pt成为新的高效电解水析氢催化剂。本文主要利用聚合物辅助沉积的化学溶液法（Polymer-assisted deposition,PAD）方法制备高质量的二维MoS₂薄膜和超薄MoS₂纳米片,并分别进行光电感应器件和电催化析氢的应用研究。主要研究内容概括如下:1.在Si/SiO₂基底表面生长带隙可控的MoS₂薄膜。首先我们用聚乙烯亚胺（PEI）和钼酸铵配成前驱体溶液,然后在Si/SiO₂基底上旋涂成膜,最后在高温硫化退火的条件下得到MoS₂薄膜。在实验过程当中,我们发现当调控前驱体水溶液中Mo离子的浓度,可以容易的调整退火得到MoS₂薄膜的厚度。因此我们进行了一系列的实验,最终得到结论是MoS₂薄膜的厚度和前驱体溶液中Mo离子的浓度呈线性关系。因MoS₂带隙宽度随薄膜厚度的变化而改变,因此通过对Mo离子浓度的调控可以对MoS₂薄膜带隙进行控制。为了研究带隙的变化,我们将薄膜样品制备了光电响应器件,并对其进行了相应的测试研究。2.超薄MoS₂纳米片的制备及其电催化析氢的研究。将聚乙烯亚胺（PEI）和钼酸铵配得的前驱体溶液在高温条件下退火硫化,在高温条件下前驱体溶液中Mo离子和聚合物之间弱的静电相互作用和配位键会发生断裂,随后和高温气氛中的硫原子结合团聚生成超薄的MoS₂纳米片。通过调控退火的温度,我们能够制备得到厚度在1nm⁷ nm之间,尺寸小于30 nm的MoS₂的纳米片。这种小尺寸的超薄纳米片具有大的反应面积和较多的活性位点,从而在电催化析氢方面表现出优异的性能。经电化学测试研究,这种超薄纳米片起始电位低至90 mV,并且具有很大的电流密度,同时具有很好的催化稳定性。