用生態方法創造多功能MoS2納米複合材料

發表在《材料化學》上的一篇研究文章表明，可使用水作為溶劑對MoS2納米複合材料進行可控分離，該生態方法對工業光電應用非常有利。二硫化鉬（MoS2）和石墨烯一樣，一直是科學家們研究最深入的材料之一。

MoS₂是一個新的半導體2H-金屬1T相過渡金屬二氯化物（TMDCs）家族，具有片狀的夾層結構。合成具有最小數量的六角形原子層的頂級TMDCs，對於基礎研究和廣泛的可能應用都具有極大的興趣和意義。

它被廣泛用於場效應電晶體的應用，並在光伏工業、化學傳感工業和穀電子工業框架中得到廣泛的應用。研究人員最近一直致力於開發有效的方法來製造大面積均勻的MoS₂納米薄膜，因為它們具有出色的電氣和光學能力。

將MoS₂晶體結構剝離成納米結構片是產生高性能光電子器件所需的優異光學遷移率的關鍵步驟。通過離子沉積的化學剝離、水熱法、化學氣相沉積前驅體、微機械脫粘和液相剝離是一些應用於MoS₂納米片的物理化學合成技術。

化學剝離過程改變了結晶相，破壞了製造的MoS₂納米複合材料的導電特性，並嚴重影響其光電特性。化學氣相沉積法、水熱法和納米壓裂法都是高度消耗資源的漫長過程，不適合在商業規模上生產單層的MoS₂納米片。

使用有機溶劑的LPE是大規模生產商業規模的二維納米結構的一種簡單方法。只有少數解決方案證明在剝離和分散多層納米片方面是有效的，如二甲基亞碸。然而，由於其高沸點，這些溶劑是危險的，不適合長期發展生態友好的方法。

由於它們的提取過程具有挑戰性，因此迫切需要一種可持續的、可靠的、高效的、環保的方法，在水介質中成功地進行分散劑輔助的LPE，使片材迅速分層並促進MoS₂的分散。

水是一種環境安全和生物相容的溶劑，但由於其高度的親水性，不能有效地幫助二維納米材料的磨蝕。在近期的一項研究中，研究人員試圖使用兩步LPE技術，建立一種新的策略，用雙功能胞嘧啶末端覆蓋的超分子Cy-PPG在水中有計劃地分離MoS₂納米片。

在水中，動態光散射（DLS）表明，Cy-PPG具有單態分佈，平均流體力學尺寸為87.16±1.64納米，多分散指數為0.29，表明Cy-PPG可以自發地自我組裝成具有明顯納米結構的形式。E-MoS₂的粉末狀晶體幾乎完全從溶液中沉澱出來，其Cy-PG含量低於50%。

當E-MoS₂溶液的Cy-PG濃度超過65%時，隨著Cy-PG水準的增加，超聲處理後E-MoS₂的沉澱穩步減少。Cy-PPG含量超過65%的E-MoS₂水溶液允許E-MoS₂和Cy-PPG間發生更多同步反應。

此外，E-MoS₂水溶液的透光率從次日的42%逐漸上升到45天后的86%，表明E-MoS₂具有隨著時間推移形成大聚集體的巨大潛力。與E-MoS₂溶液相比，所有具有不同Cy-PPG濃度（65-90%）的E MoS2/Cy-PPG溶液顯示出更大的MoS₂分散可靠性，且45天后光穿透率僅有小幅上升。

當Cy-PG濃度上升時，E-MoS₂納米片的平均厚度從5nm減少到2nm。旋塗E-MoS₂薄膜在水中初步剝離MoS₂後，其電導率為50.1±2.3 S/cm，遠遠大於純MoS₂的電導率。在隨後的研磨後，旋塗單層薄膜的電導率高達127±3.2S/cm。

總的來說，這種新設計的、生態的方法的可控剝離技術為生產MoS₂納米複合材料提供了一種簡單且成功的方法。

• < 前一頁
• 下一個 >