过渡金属硫族化合物纳米片和量子点的液相剥离方法研究

发布时间：2021-11-12 10:03

　　过渡金属硫族化合物（TMDs）具有石墨烯类似的层状结构。例如二硫化钼（Mo S2）,层内的钼原子与硫原子以共价键相结合,层间以范德华力相结合。过渡金属硫族化合物纳米片由一到数层单层组成其横向尺寸从数十纳米到数个微米,过渡金属硫族化合物量子点是横向尺寸10个纳米以下的纳米片。相较于块状,过渡金属硫族化合物纳米片和量子点则表现出独特且优异的物理和化学性质,如随层数可调节的带隙结构,被广泛应用于能源、催化、电子器件等领域。然而,大规模、无污染的制造高质量的过渡金属硫族化合物纳米片仍然是一个大问题,液相剥离法是目前最有前景的方法。但是,现有的液相剥离法通常使用有毒的、高沸点溶剂,或是长时间超声耗费能量。因此开发一种简单环保的制备过渡金属硫族化合物纳米片的方法仍然是一个研究热门。本文针对这一问题研究了以二硫化钼为例的一种简单的制备过渡金属硫族化合物纳米片和量子点的方法。以二硫化钼为例,以商业二硫化钼为原料,采用1-芘丁酸作为边缘插层剂和稳定剂,通过剪切剥离的方法,成功剥离出了半导体性2H纯相、少层、大尺寸的二硫化钼纳米片。通过高分辨电镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）、吸收谱（UV-vis... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

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二硫化钼的结构[17]

西北大学硕士学位论文2间的不同分为八面体（1T）、三棱形（2H）和3R构型，如图1.2所示，2H-MoS2是比较稳定的状态，通常以此构型存在[16]，1T-MoS2表现出金属性，而2H-MoS2表现出半导体性。图1.1二硫化钼的结构[17]图1.2二硫化钼1T、2H、3R构型[18]对于块状二硫化钼来说，层与层间的范德华相互作用力远远小于硫原子与钼原子间的共价键力，如果层间范德华力被克服导致块状二硫化钼被剥离成少层的二硫化钼纳米

西北大学硕士学位论文4着科学家的不断研究与改进，如今已经得到了几层甚至单层的纳米片。具体实施步骤如下：通过解理获得一个新鲜平整的二硫化钼晶体表面，然后将新鲜的基面放置在胶带的粘性一侧，通过玻璃胶带，可以获得一层大约1μm厚的二硫化钼晶体。然后在另一侧粘上胶带，通过把两层胶带分开可以获得更薄的二硫化钼片。整体过程就是重复粘胶带与撕胶带，直到胶带上看不见二硫化钼薄片为止。最后将二硫化钼薄片转移到硅片表面[23,24]，如图1.3所示。图1.3“胶带法”的实施办法[25]虽然微机械剥离不存在制备中纳米片的聚集问题，但是这种方法也有不足之处，如剥离纳米片产量低，很难找到单层，无法控制产物层数。这种方法只适用于科学研究。1.3.2超声剥离法液相超声剥离是将二硫化钼分散到溶剂中借助探针超声或水浴超声的作用力破坏块状材料层间的范德华力从块体材料上剥离出少层或单层的纳米片同时将这些纳米片分散在溶剂中的方法[26,27]。超声剥离过程中，由于空化气泡的破裂而产生的冲击波和微射流导致纳米片从块状二硫化钼中破碎剥离下来。超声处理后进行离心，分离出含有纳米片的上层液。在超声剥离法实验中，溶剂的使用是极其重要的实验条件，Coleman等通

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3490689