Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 1.3: Molybdenum disulfide trên nền graphene.

Hình 1.3: Molybdenum disulfide trên nền graphene.

Tải bản đầy đủ - 0trang

nghiệm và rất tốn kém, nhưng với những tính năng của graphene thì tiềm năng cho

các thiết bị điện tử làm từ vật liệu này là quá lớn.





Linh kiện smartphone

Graphene là chất liệu tổng hợp có rất nhiều điểm vượt trội so với các chất liệu

thông thường: siêu bền nhưng cũng siêu mỏng. Nhờ có các đặc tính này, graphene

được coi là một loại chất liệu "trong mơ" cho cả ngành công nghiệp điện tử lẫn các

lĩnh vực khác.

Theo một tuyên bố của Samsung, hãng này cho biết đã tìm ra một biện pháp sản

xuất mới có thể giúp đẩy mạnh q trình thương mại hóa graphene, cho phép sử dụng

loại vật liệu hồn hảo này trên "màn hình dẻo, các thiết bị thời trang công nghệ và các

sản phẩm điện tử tân tiến". Trong tương lai, có thể chúng ta sẽ được thấy những chiếc

smartphone có màn hình uốn cong được, hay những thiết bị thông minh mới màn hình

dẻo có thể đeo trên người như một chiếc vòng tay.



6







Các tế bào năng lượng

Graphene có thể giúp chúng ta khai thác năng lượng tốt hơn. Ngoài pin cho điện



thoại và đồng hồ thơng minh, loại vật liệu này còn mang tới nhiều lợi ích cho điện

năng và quang năng.Năm ngối, đại học cơng nghệ Michigan của Mỹ đã phát hiện ra

rằng graphane có thể thay thế platinum, một thành phần quan trọng có giá thành rất

đắt (khoảng 1500 USD/ounce) trong các tế bào năng lượng mặt trời. Nhờ vào cấu trúc

phân tử của mình, graphene có độ dẫn và hoạt động xúc tác cần thiết để khai thác và

chuyển đổi năng lượng từ mặt trời với hiệu suất cao.





Các ứng dụng mô sống

Gần đây giáo sư Aravind Vijaraghavan của trường đại học Manchester lại cho



rằng graphene có thể tương tác tới các hệ thống sinh học của người – hay "giao tiếp

với các tế bào của người" như cách ông miêu tả – mà cuối cùng có thể đưa " Internet

of Things " lên một tầm cao mới. Graphene sẽ được sử dụng dưới các lớp

phospholipid tổng hợp, và tính linh hoạt giúp nó hoạt động tốt với các hệ thống sinh

học trong cơ thể.

Bên cạnh các thiết bị điện tử tiêu dùng, phạm vi ứng dụng của graphene thực tế

là vơ tận. Vì các đặc tính của graphene chỉ được khai thác khi nó được kết hợp với các

thành phần khác như gas, kim loại hoặc các nguồn carbon khác, các nhà nghiên cứu

đã thử nghiệm graphene để tạo nên anten, bộ lọc nước biển, cửa sổ, sơn, các cánh máy

bay, vợt tennis, các thiết bị chuỗi DNA, mực và nhiều hơn nữa.

1.2. Giới thiệu về Molybden disunfua (MoS2)

1.2.1. Lịch sử hình thành

Molypdenit (từ tiếng Hy Lạp Μόλυβδος molybdos, nghĩa là chì) [13] loại quặng

chính mà hiện nay người ta dùng để sản xuất molypden, trước đây gọi là molypdena.

Molypdena từng bị nhầm lẫn và thường được dùng như thể nó là graphit (than chì).

Ngay cả khi hai loại quặng này có thể phân biệt thì molypdena cũng đã từng được coi là



Trang 8



quặng chì.[14] Năm 1754, Bengt Qvist đã khảo sát khoáng vật và xác định rằng nó

khơng chứa chì.[15].



Trang 8



Cho tới tận năm 1778 thì nhà hóa học người Thụy Điển là Carl Wilhelm Scheele

mới nhận thấy molypdena khơng phải chì mà cũng chẳng phải graphit.[16][17] Ông và

các nhà hóa học khác sau đó giả định chính xác rằng nó là quặng của ngun tố mới

khác biệt, đặt tên là molybdenum cho khoáng vật mà trong đó nó được phát hiện ra.

Peter Jacob Hjelm đã thành công trong việc cô lập molypden bằng cách sử dụng

cacbon và dầu lanh vào năm 1781.[14][18] Trong một khoảng thời gian dài đã khơng

có ứng dụng cơng nghiệp nào từ molypden. Công ty Schneider Electrics của Pháp đã

sản xuất hợp kim thép molypden lần đầu tiên vào năm 1894 dưới dạng các tấm giáp

sắt. Cho tới Chiến tranh thế giới thứ nhất phần lớn các xí nghiệp sản xuất giáp sắt khác

cũng sử dụng thép hợp kim molypden. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, một số xe

tăng của Anh được bảo vệ bằng các tấm mangan dày tới 75 mm, nhưng nó tỏ ra khơng

hiệu quả. Các tấm mangan sau đó được thay thế bằng các tấm molypden dày 25 mm.

Điều này cho phép đạt được tốc độ cao hơn, khả năng thao diễn lớn hơn và mặc dù

mỏng hơn nhưng lại có sự bảo vệ tốt hơn.[14] Nhu cầu lớn về molypden trong Chiến

tranh thế giới thứ nhất và Đại chiến thế giới lần thứ hai cùng sự giảm sút mạnh sau

chiến tranh có ảnh hưởng lớn tới giá cả và sản lượng molypden.

1.2.2. Tình hình nghiên cứu

a. Trên thế giới

Theo công bố của trang khoa học Sciencedirect.com, số lượng các cơng trình nghiên

cứu về các vấn đề liên quan đến vật liệu nano MoS2 tăng dần qua các năm. Tuy chưa thể

so sánh về số lượng các cơng trình nghiên cứu về ống nano carbon hay graphene nhưng

với sự tăng dần số lượng cơng trình nghiên cứu về nano MoS2 cho thấy các nhà khoa học

trên thế giới đang thật sự quan tâm đến vật liệu này. Trước năm 1995,một vài cơng trình

nghiên cứu về vật liệu MoS2 ở kích thước nano đã được cơng bố. Tuy vậy, số lượng các

cơng trình nghiên cứu vẫn khơng thay đổi đáng kể đến năm 2002. Một mặt, các công trình

nghiên cứu về nano MoS2 chỉ ứng dụng cho vật liệu bôi trơn khô hay bước đầu nghiên cứu

ứng ụng trong transitors. Mặt khác, giai đoạn

này các nhà khoa học đa phần tập trung nghiên cứu vật liệu ống nano carbon hay

graphene. Bắt đầu từ năm 2003, cơng trình nghiên cứu vật liệu nano MoS2 mới tăng



Trang 9



ngày một rõ ràng. Đặc biệt nhất, số lượng cơng trình năm 2013 (345) tăng gần gấp đôi

năm 2012 (181) và năm 2014 (617) tăng gần gấp đơi năm 2013.Qua đó cho thấy, vật

liệu nano MoS2 đang được các nhà khoa học quan tâm bởi cấu trúc, tính chất đặc biệt

của nó.Do đó, tiềm năng ứng dụng của vật liệu nano MoS 2 là rất lớn nên được các nhà

khoa học quan tâm nghiên cứu.

b. Ở Việt Nam

Hiện nay, Viêt Nam vẫn chưa thấy xuất hiện cơng bố cơng trình nghiên cứu nào

liên quan đến vật liệu nano MoS2 ngoại trừ cơng trình nghiên cứu được đăng trên tạp

chí khoa học và cơng nghệ số 51- 5C của nhóm nghiên cứu năm 2013 với đề tài

“Tổng hợp hạt MoS2 bằng phương pháp ngưng tụ hóa học”. Cùng với con đường

cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, nghiên cứu vật liệu nano đang là hướng đi mới mẻ,

nhiều tiềm năng ứng dụng. Với những ưu điểm như khả năng tổng hợp đơn giản dễ

thực hiện, giá thành thấp, nghiên cứu về vật liệu nano MoS 2 sẽ là một đề tài hấp dẫn

và có tính cấp thiết cần được quan tâm đầu tư.

1.2.3. Cấu trúc tinh thể và tính chất đặc trưng của MoS2

a. Cấu trúc

MoS 2 được tìm thấy ngồi tự nhiên như molybdenit , khoáng chất tinh thể, hoặc

jordisit, một dạng molybdenit hiếm gặp ở nhiệt độ thấp. [19] Quặng Molybdenite

được xử lý bằng cách tuyển nổi để tạo ra MoS2 tương đối tinh khiết. Chất gây ơ nhiễm

chính là carbon. MoS2 cũng phát sinh bằng cách xử lý nhiệt hầu như tất cả các hợp

chất molybden với hydrogen sulfide hoặc lưu huỳnh nguyên tố và có thể được sản

xuất bằng phản ứng metathesis từ molypden pentachloride .[20]

Tất cả các dạng của MoS2 có một cấu trúc lớp, trong đó một mặt phẳng của các

nguyên tử molypden được kẹp bằng các mặt phẳng của các ion sulfide. Ba tầng này tạo

thành một lớp đơn của MoS2. Hàng loạt MoS2 bao gồm các đơn lớp được xếp

chồng lên nhau, được liên kết bởi các tương tác yếu Van der Waals nên rất dễ tách các

lớp MoS2 bằng phương pháp hóa học hay bóc tách cơ học.



Trang 10



Tinh thể MoS 2 được tìm thấy trong tự nhiên có một trong hai pha 2H-MoS 2 và

3R-MoS2, trong đó "H" và "R" chỉ ra sự đối xứng hình lục giác và hình thoi. Trong

cả hai cấu trúc này, mỗi nguyên tử molybdenum tồn tại ở trung tâm của một hình cầu

phối hợp lăng trụ hình tam giác và liên kết cộng hóa trị với sáu ion sulfide. Mỗi

nguyên tử lưu huỳnh có sự phối hợp kim tự tháp và liên kết với ba nguyên tử

molybden. Cả hai pha 2H và 3R đều mang tính chất bán dẫn. [10]

Giai đoạn tinh thể thứ ba, được biết đến với cái tên 1T-MoS 2 ] được phát hiện

bằng cách cho H2-MoS 2 liên kết với các kim loại kiềm. [11] Giai đoạn này có tính

đối xứng tetragonal và là kim loại. Giai đoạn 1T có thể được ổn định thơng qua

doping với các nhà tài trợ điện tử như rheni [12] hoặc chuyển đổi trở lại giai đoạn 2H

bằng bức xạ vi sóng. [13]



Hình 1.4 : Khống MoS2 ngồi tự nhiên.



Trang 11



MoS 2 có ba kiểu cấu trúc sắp xếp: kiểu dạng tứ giác (Tetragonal-1T), dạng lục

giác xếp chặt, dạng lục giác xếp chặt (Hexagonal-2H) và kiểu cấu trúc khối sáu mặt

thoi (Rhombohedral-3R).



Trang 12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 1.3: Molybdenum disulfide trên nền graphene.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×