MoS2纳米材料的制备及其性质研究.ppt

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 51370 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 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 利用实验室现有的条件用MoS2