MoS2纳米材料的制备及其性质研究

MoS2纳米材料的制备及其性质研究前言：1985年，人们首次发现了C60笼型结构如下图•1991年，日本人宣告碳纳米管——是一些石墨层卷曲形成的同心圆柱构成中空管状结构——的发现。•2004年，英国曼彻斯特大学的两位教授首次成功分离出了石墨烯，并在2010年获得了诺贝尔物理学奖。•2011年，在中财网上的一篇文章上出现了这样一句话:如果你错过了石墨烯，就不要再错过辉钼了!•《辉钼有望替代硅成为新一代半导体材料》这是科技日报上的一篇文章。该文章报道瑞士洛桑联邦理工学院纳米电子学与结构实验室称：用一种名为辉钼的材料制造半导体，或者制造更小效能更高的电子芯片在下一代纳米电子设备领域，将比传统的硅材料或富勒烯更有优势。•那辉钼材料具体是那一种材料呢？它就是——MoS2受C60与碳纳米管的启发，以色列魏兹曼科学院科学家R·Tenne领导的研究小组于1993年合成了IF-MoS2纳米颗粒与纳米管。（IF—无机富勒烯）MoS2的性质•熔点1185℃•密度4.80g/cm3(14℃)•莫式硬度1.0~1.5•1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和硫•315℃在空气中加热时开始氧化，温度升高，氧化反应加快。•MoS2不溶于水，只溶于王水与煮沸的浓硫酸。MoS2的结构•MoS2是一个典型的层状化合物，每个单元是S-Mo-S的”三明治“结构，层内以共价键紧密结合在一起，层间是以微弱的范德华力结合在一起。其中Mo和S以共价键结合为三方柱面体结构。•MoS2属于六方晶系，是具有抗磁性的半导体化合物。•MoS2的纳米材料有两种边缘结构•（1）扶椅型结构。（2）Z字型结构这些结构的性质受到应力的影响会表现出一些磁学，电学，光学性质。X（zigzag)Y(armchair)→MoS2的应用•MoS2可以被合成多种形式的无机结构如：纳米粒子，单壁纳米管和多壁纳米管•MoS2形成的富勒烯纳米粒子和纳米管因独特的微观结构，决定了其有许多新奇的性能。•1.柔性器件像石墨烯一样单层MoS2可以做柔性器件。例如柔性液晶面板。•2.优异的摩擦性能IF-MoS2可以在高真空下继续保持其优异的摩擦性质。主要应用于不易维护的设备，如：空间飞行器，卫星及军事领域。•3.润滑性由于MoS2和金属之间的附着力很强，可以进一步通过纳米颗粒的剥片，单分子纳米层被转移到金属表面上，缓和摩擦和磨损。4.防腐MoS2不溶于水，只溶于王水和煮沸的的浓硫酸，因此镀上一层辉钼的不锈钢能很好的防腐。•5.场效应晶体管单层MoS2的电子迁移率在室温下可以达到200Vm/s，有一个很高的开关比：1×108。体积比Si小，使得获得同样效果的电子运动时，MoS2可以比Si更轻薄。在稳定状态下耗能比传统Si晶体管小十万倍。由于MoS2有一个直接带隙，不像石墨烯没有直接的带隙。所以MoS2是下一代场效应晶体管的热门候选者。•6.做太阳能电池，锂电池等的电极材料。•7.催化剂MoS2可以做给原油脱硫的工业催化剂，光催化剂等，还可预防硫中毒。•8.储氢媒介水分子可以在单层MoS2空位处分解成O与2H原子，这些原子束缚在悬空键上，在1H-MoS2的表面释放出氢气。9.发光二级管10.吸附剂IF-MoS2比表面积较大，吸附能力很强，可以吸附一些有毒气体，芳香剂等11.制备二硫化钼层间化合物由于MoS2是层间化合物而且其层间是微弱的范德华力，很容易插入有机基团或其他化合物可形成二维纳米复合物。这些复合物可以表现出许多奇特的性质。MoS2纳米材料的制备1.水热法（1）用摩尔比是1:3的Na2MoO4·2H2OandCH3CSNH2作原料再添加适当的催化剂。CH3CSNH2+2H2O→H2S+CH3COOH+NH34Na2MoO4+9H2S→4MoS2+Na2SO4+6NaOH+6H2O（2）用NaS2和MoO3作原料在聚四氟乙烯做衬里的高压釜中反应。（3）(NH4)6Mo7O244H2O,(CS(NH2)2),(H2C2O42H2O）其中Mo/S/H2C2O4的摩尔比为1:2:1.•2.机械球磨法用MoO3与硫在球磨机中球磨，得到的混合物在管式炉中烧结就可制得MoS2的纳米材料。3.CVD法4.还原沉淀法5.激光蚀刻法6.紫外线，X射线光刻下一段时间的工作•１.利用实验室现有的条件用MoS2在Si衬底上生长其纳米材料并且观测器形貌表征及光学，电学，磁学的一些性质。•2.MoS2磁性的研究，掺杂一些磁性元素Co，Gd等的研究。