【摘要】：二硫化鉬(MoS_2)是一種具有類石墨烯結構的二維層狀材料。相對于本體二硫化鉬,單層或少層的二硫化鉬則表現(xiàn)出更多優(yōu)異的物理和化學性質(zhì),被廣泛應用在電子器件、電池、傳感器等不同領域。批量制備高質(zhì)量的單層或少層的MoS_2納米片是其工業(yè)應用的前提。而液相剝離法在MoS_2的規(guī)�；苽渲斜憩F(xiàn)出了巨大的潛能。但是,目前液相剝離法制備的MoS_2納米片產(chǎn)率較低。因此開發(fā)高質(zhì)量、高產(chǎn)率制備MoS_2納米片的液相剝離技術引起了科研人員的高度關注。本文采用插層化合物(酒石酸鈉或者四丁基氫氧化銨)、混合溶劑輔助液相超聲剝離法來制備少層的MoS_2納米片,主要研究內(nèi)容如下:(1)使用不同的純有機溶劑(N-甲基吡咯烷酮NMP、N,N-二甲基甲酰胺DMF、二甲基亞砜DMSO、N,N-二甲基丙烯酰胺DMAA、四甲基脲TMU等)作為分散劑,酒石酸鈉或四丁基氫氧化銨作為插層劑,在超聲輔助下制備了MoS_2納米片。在此基礎上,采用紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)、高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射儀(XRD)等技術對優(yōu)化條件下制備出的MoS_2納米片進行了表征。結果表明,插層化合物的加入極大地提高了有機溶劑中MoS_2納米片的產(chǎn)率和分散濃度。所制備的MoS_2納米片的層數(shù)集中在2-5層,仍為2H相的MoS_2。(2)以N-甲基吡咯烷酮-水(NMP-H_2O)混合溶劑或四甲基脲-水(TMU-H_2O)的混合溶劑作為分散劑,利用液相剝離法制備了MoS_2納米片。考察了混合溶劑中水含量對MoS_2納米片分散濃度和產(chǎn)率的影響,并對制備的MoS_2納米片進行了表征。實驗結果表明,對于TMU-H_2O混合溶劑來說,當TMU的體積分數(shù)為65%時,MoS_2納米片的分散濃度達到最大值0.475mg/mL,產(chǎn)率為6.8%;對于NMP-H_2O混合溶劑來說,當NMP的體積分數(shù)為80%時,MoS_2納米片的分散濃度最大達到0.220mg/mL,產(chǎn)率為6.3%,與純?nèi)軇┫啾?混合溶劑中MoS_2納米片的分散濃度提高了約4.4倍。此外,在兩種混合溶劑中制備的MoS_2納米片的層數(shù)也集中在2-5層,結構仍為2-H相。(3)以體積分數(shù)為80%的N-甲基吡咯烷酮-水(NMP-H_2O)混合溶劑作為分散劑,在插層化合物酒石酸鈉或四丁基氫氧化銨存在下利用超聲法制備了MoS_2納米片。系統(tǒng)地考察了插層化合物、超聲時間、超聲功率等因素對MoS_2納米片制備的影響,并對制備的MoS_2納米片進行了表征。實驗結果表明,插層化合物的加入提高了混合溶劑中MoS_2納米片的分散濃度。此方法制備出的MoS_2納米片層數(shù)集中在2-5層。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ136.12;TB383.1
【圖文】：

類石墨烯二硫化鉬的分子結構示意圖

2圖 1-2 二硫化鉬的 3 種晶體結構示意圖[17]本體二硫化鉬是一種半導體材料，具有間接帶隙，約為 1.2eV；當二硫化鉬從塊狀材料成為少層二維材料時，其間接帶隙變?yōu)橹苯訋�，帶隙�?1.8eV[22]。這種獨特的能帶結構使層狀結構的二硫化鉬比零帶隙的二維石墨烯擁有更多的優(yōu)點，石墨烯的零帶隙特性導致其在半導體器件領域中的應用受到制約，而類石墨烯二硫化鉬帶隙的存在彌補了石墨烯在此領域的不足。這種可變的帶隙使其在光電器件領域內(nèi)有著更好的應用。相對本體二硫化鉬來說，單層或少層的二硫化鉬則表現(xiàn)出更優(yōu)異的物理和化學性質(zhì)，使其在潤滑劑、生物分子檢測、催化、能量存儲與轉化、傳感器等相關領域得到了廣泛的應

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本文編號：2718479