Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 1.8: Sản phẩm dầu mỡ bôi trơn MoS2-210 của hãng McLube

Hình 1.8: Sản phẩm dầu mỡ bôi trơn MoS2-210 của hãng McLube

Tải bản đầy đủ - 0trang

rằng, đơn lớp MoS2 có thể đáp ứng được mật độ dòng lớn gần 5×10 7 A/cm2, cao hơn

mật độ dòng của Cu khoảng 50 lần. Độ linh hoạt ở nhiệt độ phòng của MoS 2 đơn lớp

khoảng 200 cm2V-1s-1.



Hình 1.9: Mơ hình 3 chiều cấu trúc của thiết bị Transitors hiệu ứng trường

(FETs) MoS2 đơn lớp có độ dày 0.65nm.

c. Điện cực trong pin



Ngoài những ứng dụng về transitors, nano MoS 2 còn được biết đến như chất xúc

tác quang, vật liệu làm điện cực dương trong pin ion – lithium hay chất xúc tác để

phân tách hydro từ nước. Vật liệu nano MoS 2 có khoảng cách các lớp đủ rộng để các

ion – lithium chen vào giữa các lớp. Cùng với diện tích bề mặt lớn, MoS 2 được ứng

dụng làm cực dương của pin ion – lithium rất tuyệt vời. Shujiang Ding và đồng

Trang 18



nghiệp của mình đã tổng hợp MoS 2 để làm điện cực pin lithium bằng phương pháp

hóa học trong bình thép khơng gỉ có phủ lớp Teflon ( Teflon – lined stainless steel

autoclave). Ngồi ra, MoS2 còn được kết hợp với các vật liệu khác để làm điện cực

pin như CNTs, graphene…

Chang và Chen đã sử dụng graphene kết hợp với MoS2 để làm điện cực dương cho pin

ion – lithium [30]. Điện cực này thể hiện dung lượng đặc trưng khoảng 1100



Trang 18



mAh/g và có độ ổn định cao, điện dung tốc độ cao. Và còn rất nhiều cơng trình khác

cũng ứng dụng vật liệu MoS2 trong điện cực pin. Kết quả chi thấy, MoS2 là vật liệu rất

tiềm năng để nâng cao dung lượng pin lên đáng kể và tạo được pin có độ ổn định cao

sau nhiều lần nạp xả. Tuy vậy, những kết quả này cũng đang ở quy mơ phòng thí

nghiệm chưa thật sự áp dụng cho sản xuất cơng nghiệp. Do đó, việc tổng hợp thành

cơng vật liệu nano MoS2 với quy trình đơn giản, dễ thực hiện và giá thành thấp cần

được nghiên cứu nhiều hơn nữa.

Ngoài các ứng dụng trên, vật liệu MoS 2 dạng nano với tính chất bán dẫn có năng

lượng vùng cấm khoảng 1.8eV còn sử dụng để làm vật liệu trong pin mặt trời, làm

cảm biến khí, cảm biến quang,… Tương lai sắp tới, vật liệu nano MoS 2 dạng tấm

mỏng sẽ thu hút nhiều nhà khoa học nghiên cứu hơn trong các lĩnh vực về năng

lượng, điện tử.

1.3. Phương pháp tổng hợp và lý do chọn phương pháp tổng hợp

1.3.1. Phương pháp tổng hợp

Tổng hợp vật liệu có kích thước nano nhìn chung có hai phương pháp chính là

tổng hợp từ trên- xuống (top – down) và từ dưới-lên (bottom –up). Phương pháp tổng

hợp từ trên-xuống sử dụng nguyên liệu ban đầu ở dạng khối, việc cần làm là chia nhỏ

chúng tới kích thước nano bằng các tác nhân vật lý hay tác nhân hóa học. Tổng hợp

bằng phương pháp từ dưới – lên là tổ hợp các phần tử từ cấp độ nguyên tử, phân tử

hay ion thành hợp chất có kích thước nano.

a. Trên- xuống (Top-down)



Tổng hợp vật liệu nano MoS2 theo phương pháp trên – xuống bằng cách sử dụng

MoS2 có sẵn dạng khối để tách các lớp ra. Dùng phương pháp tách cơ học (Mechanical

Exfoliation) như graphene cũng có thể tách các lớp của tinh thể MoS2 ra do lực liên kết

giữa các lớp rất yếu (liên kết Van der Waals). Do vậy, MoS2 dễ tách ra từng lớp mà vẫn giữ

được cấu trúc tinh thể của mỗi lớp. Hay có thể dùng các tác nhân vật lý như nghiền nhỏ để

tạo kích thước nano. Radisavljevic và các đồng nghiệp lần đầu tiên công bố chế tạo thành

cơng transitors bằng phương pháp tách bóc



Trang 19



băng dính [24]. Phương pháp này tương đối đơn giản dễ thực hiện tạo ra những mảnh

tinh thể đơn lớp độ sạch cao. Tuy nhiên, phương pháp này không cho phép điều

khiển độ dày cũng như kích cỡ của những mảnh MoS 2 thu được. Gần đây,

Castellanos Gomez và các đồng nghiệp đã sử dụng tia laser tập trung vào một điểm

để làm mỏng MoS2 xuống đến đơn lớp bằng sự tiêu mòn nhiệt, nhưng phương pháp

này đòi hỏi quét mảnh laser làm cho nó trở nên khó khan khi muốn tăng tỉ lệ [25].

Một cách thức để bóc tách tạo các tấm nano số lượng lớn khác rất triển vọng được

dùng là tách bóc bằng dung dịch hóa học ( Chemical Solvent Exfoliations). Nó giống

với cách tách bóc graphite thành graphene trong dung môi. Phương pháp tách bằng

pha lỏng này rất có tiềm năng để tạo các vật liệu lai bằng cách hòa trộn với vật liệu

phân tán khác, hay tạo vật liệu kết hợp composite, màng mỏng, sơn phun,… Tách

bằng pha lỏng cho phép tạo ra sản phẩm có số lượng lớn các tấm nano MoS 2. Nhưng

kết quả tách bóc bằng tác chất hóa học này làm cho cấu trúc điện tử của vật liệu

MoS2 từ vật liệu mang tính bán dẫn thành vật liệu mang tính kim loại, tức là thay đổi

từ dạng 2H – MoS2 thành dạng 1T – MoS 2. Nhưng có thể khắc phục được bằng cách

nung lên 3000C để chuyển cấu trúc ngược lại thành 2H – MoS 2 với năng lượng vùng

cấm mang tính bán dẫn.

Với ưu điểm tách bóc được số lượng lớn, dễ áp dụng vào sản xuất công nghiệp,

các nhà khoa học rất thích thú với phương pháp này. Dung môi là tác nhân quan

trọng của phương pháp này. Dung mơi có thể là hữu cơ, vơ cơ hoặc nước cất tùy vào

tác nhân chọn để chen vào khoảng hở giữa các lớp và ứng dụng của chúng.



Trang 20



Hình 1.10: Quy trình tổng hợp nano MoS2 bằng tác nhân Li+ để tách MoS2 dạng khối

thành các tấm kích thước nano.



b. Dưới – lên (Bottom – up)



Phương pháp tổng hợp từ dưới- lên có thể tạo được những tinh thể có diện tích

rộng và các lớp đồng nhất cao. Đây là các bước cực kỳ quan trọng cho những ứng

dụng trong thiết bị điện tử hay quang điện tử sau này. Nhiều phương thức để tổng

hợp vật liệu nano từ dưới – lên như lắng đọng hơi hóa học (chemical vapour

deposition-CVD), tổng hợp hóa học (chemical synthesis),… được nghiên cứu.Tổng

hợp hơi hóa học là phương pháp tổng hợp có chi phí thấp, thực hiện ở nhiệt độ thấp

và dễ thao tác. Phương pháp dùng các phản ứng hóa học trong pha lỏng ở nhiệt độ

phòng và ngưng tụ trên đế. Tuy nhiên, sản phẩm cuối cùng khó đạt được hàm lượng

tối ưu, lẫn nhiều tạp chất vơ định hình, tạo nhiều sản phẩm trung gian. Do vậy, sản

phẩm cũng bị ảnh hưởng đến tính chất hóa lý và khó áp dụng vào sản xuất với quy

mô công nghiệp.

20



Đặc biệt, phương pháp lắng đọng hơi hóa học trên đế wafer được sự quan tâm nhiều

của các nhà khoa học trong việc nghiên cứu tổng hợp tinh thể nano MoS 2.



20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 1.8: Sản phẩm dầu mỡ bôi trơn MoS2-210 của hãng McLube

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×