【摘要】：二硫化鉬(MoS_2)是一種具有類石墨烯結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用在電子器件、電池、傳感器等不同領(lǐng)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(yīng)用的前提。而液相剝離法在MoS_2的規(guī)模化制備中表現(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(shù)引起了科研人員的高度關(guān)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(jī)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(chǔ)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(shù)對優(yōu)化條件下制備出的MoS_2納米片進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,插層化合物的加入極大地提高了有機(jī)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�？疾炝嘶旌先軇┲兴繉oS_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(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對于TMU-H_2O混合溶劑來說,當(dāng)TMU的體積分?jǐn)?shù)為65%時,MoS_2納米片的分散濃度達(dá)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(dāng)NMP的體積分?jǐn)?shù)為80%時,MoS_2納米片的分散濃度最大達(dá)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(jié)構(gòu)仍為2-H相。(3)以體積分?jǐn)?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(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)構(gòu)示意圖

2圖 1-2 二硫化鉬的 3 種晶體結(jié)構(gòu)示意圖[17]本體二硫化鉬是一種半導(dǎo)體材料，具有間接帶隙，約為 1.2eV；當(dāng)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(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)使層狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬比零帶隙的二維石墨烯擁有更多的優(yōu)點(diǎn)，石墨烯的零帶隙特性導(dǎo)致其在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中的應(yīng)用受到制約，而類石墨烯二硫化鉬帶隙的存在彌補(bǔ)了石墨烯在此領(lǐng)域的不足。這種可變的帶隙使其在光電器件領(lǐng)域內(nèi)有著更好的應(yīng)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(xué)性質(zhì)，使其在潤滑劑、生物分子檢測、催化、能量存儲與轉(zhuǎn)化、傳感器等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)

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本文編號：2718479