Nghiên cứu tổng hợp trực tiếp và phân tích vật liệu lai hóa MoS2-Graphen với cấu trúc nano
239 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.81.2022.122-127Từ khóa:
MoS2; Graphen; MoS2-Graphen; Vật liệu lai hóa ; Phương pháp cô lắng; Trực tiếp.Tóm tắt
Ngày nay, việc phát triển các kỹ thuật, quy trình tổng hợp chế tạo cho các vật liệu lai hóa có cấu trúc nano dạng lớp (hai chiều-2D) đã và đang là một thách thức lớn. Trong bài báo này , nhóm nghiên cứu chúng tôi giới thiệu một quy trình tổng hợp vật liệu lai hóa MoS2-Graphen (MoS2-Gr) có cấu trúc nano. Trong đó, graphen được tạo ra trực tiếp tại chỗ và xen vào giữa các lớp của MoS2 một cách hiệu quả. Vật liệu lai hóa này được tổng hợp bằng cách phương pháp cô lắng với diethylene glycol làm dung môi, sau đó đã được nung ở nhiệt độ 800 oC trong hai giờ ở môi trường trơ. Việc graphen tích hợp vào giữa lớp MoS2 làm nâng cao độ rộng của các lớp MoS2 cũng như các đặc tính hóa lí trong vật liệu MoS2-Gr đã được nghiên cứu và chứng minh thông qua các phương pháp phân tích đo đạc vật liệu hiện đại như SEM, XRD, HR-TEM,... Ngoài ra, nghiên cứu này còn đưa ra một cách tiếp cận tiên tiến mới để tạo ra các vật liệu lai hóa có cấu trúc nano 2D với các đặc tính ưu việt.
Tài liệu tham khảo
[1]. Z. Fang, Q. Xing, D. Fernandez, X. Zhang, G. Yu, “A mini review on two-dimensional nanomaterial assembly”, Nano Res. 13, pp. 1179–1190, (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s12274-019-2559-5
[2]. F. Bonaccorso, L. Colombo, G. Yu, M. Stoller, V. Tozzini, A.C. Ferrari, R.S. Ruoff, V. Pellegrini, “Graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems for energy conversion and storage”, Science. 347, p. 1246501, (2015). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1246501
[3]. A. K . Geim, K. S. Novoselov, “The rise of graphene”, Nat. Mater. 6, pp. 183–191, (2007). DOI: https://doi.org/10.1038/nmat1849
[4]. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V Dubonos, I. V Grigorieva, A.A. Firsov, “Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films”, Science (80-. ). 306, pp. 666–669, (2004). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1102896
[5]. N.A. Kumar, M.A. Dar, R. Gul, J.-B. Baek, “Graphene and molybdenum disulfide hybrids: synthesis and applications”, Mater. Today. 18, pp. 286–298, (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2015.01.016
[6]. K.S. Novoselov, “Graphene: The Magic of Flat Carbon”, ECS Trans. 19, pp. 3-7, (2009). DOI: https://doi.org/10.1149/1.3119522
[7]. C.-P. Lu, G. Li, J. Mao, L.-M. Wang, E.Y. Andrei, “Bandgap, Mid-Gap States, and Gating Effects in MoS2”, Nano Lett. 14, pp. 4628–4633, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/nl501659n
[8]. K.F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T.F. Heinz, “Atomically Thin MoS2: A New Direct-Gap Semiconductor”, Phys. Rev. Lett. 105, 136805, (2010).
[9]. Y. Shi, H. Li, L.-J. Li, “Recent advances in controlled synthesis of two-dimensional transition metal dichalcogenides via vapor deposition techniques”, Chem. Soc. Rev. 44, pp. 2744–2756, (2015). DOI: https://doi.org/10.1039/C4CS00256C
[10]. Y. Chen, K. Yang, B. Jiang, J. Li, M. Zeng, L. Fu, “Emerging two-dimensional nanomaterials for electrochemical hydrogen evolution”, J. Mater. Chem. A. 5, pp. 8187–8208, (2017). DOI: https://doi.org/10.1039/C7TA00816C
[11]. M. Ahmadi, O. Zabihi, S. Jeon, M. Yoonessi, A. Dasari, S. Ramakrishna, M. Naebe, “2D transition metal dichalcogenide nanomaterials: Advances, opportunities, and challenges in multi-functional polymer nanocomposites”, J. Mater. Chem. A. 8, pp. 845–883, (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/C9TA10130F
[12]. I. Song, C. Park, M. Hong, J. Baik, H.-J. Shin, H.C. Choi, “Patternable Large-Scale Molybdenum Disulfide Atomic Layers Grown by Gold-Assisted Chemical Vapor Deposition”, Angew. Chemie Int. Ed. 53, pp. 1266–1269, (2014). DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201309474
[13]. J. Zhao, D. Zhang, F. Guo, H. Guo, Y. Liu, Y. Yin, H. Hu, X. Wang, “Facile one-pot supercritical synthesis of MoS2/pristine graphene nanohybrid as a highly active advanced electrocatalyst for hydrogen evolution reaction”, Appl. Surf. Sci. 531, 147282, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147282
[14]. E. Singh, K.S. Kim, G.Y. Yeom, H.S. Nalwa, “Two-dimensional transition metal dichalcogenide-based counter electrodes for dye-sensitized solar cells”, RSC Adv. 7, pp. 28234–28290, (2017). DOI: https://doi.org/10.1039/C7RA03599C
[15]. D.N. Sangeetha, M. Selvakumar, “Active-defective activated carbon/MoS2 composites for supercapacitor and hydrogen evolution reactions”, Appl. Surf. Sci. 453, pp. 132–140, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.05.033
[16]. X. Zhou, L.-J. Wan, Y.-G. Guo, “Synthesis of MoS2 nanosheet–graphene nanosheet hybrid materials for stable lithium storage”, Chem. Commun. 49, pp. 1838–1840, (2013). DOI: https://doi.org/10.1039/c3cc38780a
[17]. X. Huang, C. Tan, Z. Yin, H. Zhang, “25th Anniversary Article: Hybrid Nanostructures Based on Two-Dimensional Nanomaterials”, Adv. Mater. 26, pp. 2185–2204, (2014). DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201304964
[18]. Y. Li, H. Wang, L. Xie, Y. Liang, G. Hong, H. Dai, “MoS2 Nanoparticles Grown on Graphene: An Advanced Catalyst for the Hydrogen Evolution Reaction”, J. Am. Chem. Soc. 133, pp. 7296–7299, (2011). DOI: https://doi.org/10.1021/ja201269b
[19]. Y. Shi, W. Zhou, A.-Y. Lu, W. Fang, Y.-H. Lee, A.L. Hsu, S.M. Kim, K.K. Kim, H.Y. Yang, L.-J. Li, J.-C. Idrobo, J. Kong, “van der Waals Epitaxy of MoS2 Layers Using Graphene As Growth Templates”, Nano Lett. 12, pp. 2784–2791, (2012). DOI: https://doi.org/10.1021/nl204562j
[20]. L. David, R. Bhandavat, G. Singh, “MoS2/Graphene Composite Paper for Sodium-Ion Battery Electrodes”, ACS Nano. 8, pp. 1759–1770, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/nn406156b
[21]. Y.-C. Lin, N. Lu, N. Perea-Lopez, J. Li, Z. Lin, X. Peng, C.H. Lee, C. Sun, L. Calderin, P.N. Browning, M.S. Bresnehan, M.J. Kim, T.S. Mayer, M. Terrones, J.A. Robinson, “Direct Synthesis of van der Waals Solids”, ACS Nano. 8, pp. 3715–3723, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/nn5003858
[22]. D. Lang, T. Shen, Q. Xiang, “Roles of MoS2 and Graphene as Cocatalysts in the Enhanced Visible-Light Photocatalytic H2 Production Activity of Multiarmed CdS Nanorods”, ChemCatChem. 7, pp. 943–951, (2015). DOI: https://doi.org/10.1002/cctc.201403062
[23]. Z. Cheng, Y. Xiao, W. Wu, X. Zhang, Q. Fu, Y. Zhao, L. Qu, “All-pH-Tolerant In-Plane Heterostructures for Efficient Hydrogen Evolution Reaction”, ACS Nano. 15, pp. 11417–11427, (2021). DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01024
[24]. H. Gao, J. Zang, Y. Wang, S. Zhou, P. Tian, S. Song, X. Tian, W. Li, “One-step preparation of cobalt-doped NiS@MoS2 core-shell nanorods as bifunctional electrocatalyst for overall water splitting”, Electrochim. Acta. 377, 138051, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.138051
[25]. Khai, T. Van; Long, L. N.; Phong, M. T.; Kien, P. T.; Thang, L. Van; Lam, T. D. “Synthesis and Optical Properties of MoS2/Graphene Nanocomposite”. J. Electron. Mater. 49 (2), pp. 969–979, (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s11664-019-07670-0
[26]. Wang, Y.; Zhen, M.; Liu, H.; Wang, C. “Interlayer-Expanded MoS2/Graphene Composites as Anode Materials for High-Performance Lithium-Ion Batteries” J. Solid State Electrochem. 22 (10), pp. 3069–3076, (2018). DOI: https://doi.org/10.1007/s10008-018-4018-8
[27]. Gupta, A.; Chen, G.; Joshi, P.; Tadigadapa, S.; Eklund. “Raman Scattering from High-Frequency Phonons in Supported n-Graphene Layer Films”. Nano Lett. 6 (12), pp. 2667–2673, (2006). DOI: https://doi.org/10.1021/nl061420a
