综述：单晶基底在CVD法制备低维材料及其电催化应用中的作用

本综述系统阐述了单晶基底在化学气相沉积（CVD）技术制备低维材料中的关键作用及其电催化应用前景。通过分析基底晶格结构对材料取向、形貌与性能的调控机制，揭示了（h-BN）、（TMDCs）等材料在催化微环境体系中的构效关系，为高性能电子、光电器件及能源转化研究提供重要理论依据。

　　

生长参数与CVD机制

化学气相沉积（CVD）法制备低维材料过程中，温度、时间、载气流速及基底类型等参数共同调控材料生长动力学。单晶基底凭借其周期性原子排列与表面能场分布，为低维材料提供外延模板，显著影响成核密度、晶体取向与缺陷态分布。其阶跃结构（如高指数晶面）可定向引导碳纳米管（CNT）阵列或石墨烯纳米带的各向异性生长，同时通过晶格匹配效应抑制晶界生成，提升材料结晶度。

单晶基底调控低维材料制备

碳纳米管阵列与石墨烯纳米带

单晶氧化铝（Al₂O₃）与石英基底通过表面晶格定向作用，可实现碳纳米管的手性控制与高密度有序排列。石墨烯纳米带在铜（Cu）单晶表面可沿特定晶向生长，形成宽度小于5 nm的带状结构，其边缘态电子特性受基底阶跃边缘调制。

石墨烯薄膜与h-BN

铜镍（Cu-Ni）合金单晶表面催化甲烷裂解时，碳溶解度差异可实现单层至多层石墨烯的可控生长。六方氮化硼（h-BN）在铱（Ir）或钌（Ru）单晶表面外延生长时，其晶格常数匹配度直接决定薄膜的摩尔条纹周期与应力分布，进而影响介电性能。

过渡金属二硫化物（TMDCs）

蓝宝石（α-Al₂O₃）基底表面硫化物气相沉积过程中，钨（W）或钼（Mo）前驱体在基底的吸附能差异导向MoS₂、WS₂等TMDCs的层数控制与相变行为（如2H相至1T相转变），其半导体特性与催化活性位点密度可通过基底晶向精确调控。

电催化应用与构效关系

低维材料在氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）及二氧化碳还原（CO₂RR）中表现优异。石墨烯边缘氮掺杂位点、TMDCs的硫空位及h-BN界面极化场共同构建催化微环境，通过调控反应物吸附能垒与电子转移路径提升催化效率。基底诱导的应变工程（如石墨烯/h-BN异质结）可进一步调制d带中心位置，优化中间体吸附强度。

规模化制备挑战与前景

当前单晶基底成本高、尺寸受限（通常小于4英寸），难以满足低维材料宏量制备需求。未来需开发异质外延、牺牲层剥离等新技术，实现大尺寸单晶基底的低成本制备。通过机器学习优化CVD参数与基底结构设计，有望推动低维材料在柔性电子、光催化及生物传感领域的应用突破。