MoS2的性能、制备及应用
《二硫化钼微纳复合物的制备及摩擦学性能研究》
《二硫化钼微纳复合物的制备及摩擦学性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，摩擦学性能的研究显得尤为重要。
二硫化钼（MoS2）作为一种具有优异摩擦学性能的材料，在润滑、减磨等方面具有广泛的应用前景。
然而，二硫化钼的力学性能和化学稳定性仍有待提高。
因此，本研究旨在通过制备二硫化钼微纳复合物，提高其力学性能和化学稳定性，并对其摩擦学性能进行深入研究。
二、二硫化钼微纳复合物的制备1. 材料与设备本实验所使用的材料包括钼粉、硫粉、有机溶剂等。
设备包括高温炉、球磨机、离心机等。
2. 制备方法首先，将钼粉和硫粉按照一定比例混合，置于高温炉中进行硫化反应，得到二硫化钼。
然后，将二硫化钼与纳米级增强材料进行复合，通过球磨机进行混合和研磨，最后通过离心机进行分离和清洗，得到二硫化钼微纳复合物。
三、微纳复合物的结构与性能表征1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对二硫化钼微纳复合物的结构进行分析，结果表明，微纳复合物具有较好的结晶度和均匀的纳米颗粒分布。
2. 性能表征通过硬度测试、拉伸试验和热稳定性测试等方法对二硫化钼微纳复合物的力学性能和化学稳定性进行表征。
结果表明，微纳复合物具有较高的硬度和拉伸强度，同时具有良好的热稳定性。
四、摩擦学性能研究1. 实验方法采用球-盘式摩擦试验机对二硫化钼微纳复合物的摩擦学性能进行测试。
通过改变载荷、转速和滑动距离等参数，研究微纳复合物在不同条件下的摩擦系数和磨损率。
2. 结果与讨论实验结果表明，二硫化钼微纳复合物具有较低的摩擦系数和磨损率。
在较高载荷和转速条件下，微纳复合物的摩擦学性能更为优异。
此外，纳米增强材料的加入进一步提高了二硫化钼的力学性能和化学稳定性，从而提高了其摩擦学性能。
通过对摩擦表面的分析，发现微纳复合物在摩擦过程中形成了具有润滑作用的转移膜，有效降低了摩擦系数和磨损率。
五、结论本研究成功制备了二硫化钼微纳复合物，并通过结构分析和性能表征证明了其良好的结晶度、均匀的纳米颗粒分布、较高的硬度和拉伸强度以及良好的热稳定性。
mos2 p 型半导体
mos2 p 型半导体
二硫化钼（MoS2）是一种特殊的材料，具有独特的物理和化学性质。
在单层或少层情况下，MoS2可以表现出二维材料的特点，并表现出半导体的性质。
在单层MoS2中，硫原子形成一个紧密排列的晶格结构，而钼原子则位于晶格结构的中心。
这种结构使得MoS2具有带隙，因此它可以表现出典型的半导体行为。
在单层MoS2中，带隙大小约为1.8-1.9电子伏特（eV），这意味着它在光电器件和电子器件中可能具有重要的应用前景。
对于p型半导体，当掺入适量的杂质时，可以增加空穴（正电荷载流子）的浓度。
在MoS2中实现p型半导体行为的方法之一是通过掺杂。
例如，通过引入杂质如铜（Cu）、银（Ag）或其他能够提供正电荷的元素，可以将MoS2转变为p型半导体。
这样，MoS2就可以与n型半导体（如二硒化钼n型半导体）结合，形成pn结构，用于构建各种电子器件，如二极管、晶体管等。
实现MoS2的p型半导体行为仍然是一个活跃的研究领域，研究人员正在探索不同的掺杂方法和调控技术。
这有助于进一步理解MoS2的半导体特性，并拓展其在新型电子器件和光电器件中的潜在应用。
MoS2电催化剂的制备及性能研究第二章计算及实验原理
第1章 计算及实验原理2、1引言研究MoS 2电催化性能首先需要知道其催化原理及催化性能如何测试。
本章主要从理论模型的计算与实验原理方向进行叙述:(1)介绍基于密度泛函理论的第一性原理,目的在于计算并理解MoS 2材料结构、形貌对于其催化性能的影响,寻找MoS 2电催化活性位点,对于正确设计实验起着必不可少的指导作用。
(2)介绍本文中主要使用的MoS 2电催化剂的制备方法原理,包括液相剥离法、水热法与微波辅助法,主要介绍了各种方法的原理及特点。
(3)介绍MoS 2电催化剂的电化学性能的测试与材料表征测试原理,包括:透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)与X 射线光电子能谱(XPS)测试,并探索它们在本课题中的应用。
2、2理论计算为探究MoS 2这种材料对于电化学催化的活性位点,本文采用了基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理计算方法。
第一性原理就是指基于量子力学的方法,通过求解薛定谔方程获取多粒子系统的各种参数,如系统总能量、固体能带、热导率、光学介电函数等。
由于多粒子系统的复杂性使得直接求解这一系统的薛定谔方程并不现实。
在计算过程中,通过密度泛函理论近似,将粒子的物理性质用粒子态密度函数描述。
密度泛函理论由Hebenberg 与Kohn 提出,此外Kohn 与Sham 建立了科恩-沙姆(Kohn-Sham)方程[23],该方程为进行密度泛函理论近似提供基础。
⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+'-''+==+-∇∑⎰=N i XC KS i i i KS r r r E r r r r d r v r V r E r r V 1i 22)()()(][)()()]([)()()]]([[ϕρδρρδρρϕϕρ其中(2-1)在求解Kohn-Sham 方程时需给出确定的交换关联能,常用方法包括由Kohn 与Sham 提出的局域密度近似法(Local Density Approximation,LDA)与Perdew 等人提出的广义梯度近似法(Generalized Gradient Approximation,GGA)。
晶圆级二硫化钼单晶薄膜的可控制备和应用研究
晶圆级二硫化钼单晶薄膜的可控制备和应用研究摘要：石墨烯的发现和应用引起了对其他二维材料的关注和研究。
二硫化钼（MoS2）作为一种典型的二维半导体材料，具有许多独特的物理和化学性质，已成为研究和应用的热点之一。
晶圆级MoS2单晶薄膜的可控制备及应用研究成为当前二硫化钼研究的主要方向之一。
本文综述了晶圆级MoS2单晶薄膜的制备方法，包括物理气相沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、溶液法等。
对其结构、性质、应用方面的研究进展进行了概述，并探究了其在电子器件、传感器、能源等领域的应用前景。
关键词：晶圆级，二硫化钼，单晶薄膜，制备方法，应用研究。
1、引言石墨烯的发现和应用引起了对其他二维材料的关注和研究。
二硫化钼（MoS2）作为一种典型的二维半导体材料，具有许多独特的物理和化学性质，如优异的光电性能、磁性、储氢性能等，已成为研究和应用的热点之一。
在实际应用中，MoS2单晶薄膜的制备以及其性能对器件的性能和稳定性等方面具有重要意义。
因此，晶圆级MoS2单晶薄膜的可控制备及应用研究成为当前二硫化钼研究的主要方向之一。
2、晶圆级MoS2单晶薄膜制备方法2.1 物理气相沉积（PVD）PVD是一种通过升华和沉积的方式，将材料从固体直接转化为薄膜的方法。
PVD通常需要高真空条件，通过热蒸发方式，将源材料加热升华，沉积在衬底表面形成薄膜。
PVD方法是制备高质量MoS2单晶薄膜的常用方法之一。
2.2 化学气相沉积（CVD）CVD是一种将气态前驱体转变为薄膜的方法。
在CVD过程中，气态前驱体被输送到纯净的衬底表面，在高温下分解成薄膜。
与PVD相比，CVD 方法可以控制薄膜的形貌和晶格结构，从而获得高质量的MoS2单晶薄膜。
2.3 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）PECVD结合了PVD和CVD的优点，是一种通过等离子体反应催化将前驱体沉积到衬底上形成薄膜的方法。
PECVD方法相对于CVD方法具有更好的控制性和形貌控制性。
二维类石墨烯结构的MoS2的制备及应用
二维类石墨烯结构的MoS2的制备及应用1.简介石墨烯具有优异的光电性能但该材料为零带隙材料，缺少能带隙，限制了其在光电器件等方面的应用。
过渡金属二元化合物(MX2)不仅具有与石墨烯相似的层状结构，并且在润滑、催化、光电器件等方面拥有独特的性能，成为了国内外研究热点。
二硫化钼(MoS2)作为一种典型的过渡金属二元化合物，具有类石墨烯结构，层内Mo与S原子之间构成共价键结构稳定，单层MoS的厚度为0.65 nm。
类石墨烯MoS2具有一定的带隙能(1.2~1.9 e V)。
此外，Mo和S为天然矿物，储量丰富，价格低廉，增强了MoS2在光电器件方面应用的可行性。
2.制备2.1 机械剥离法机械剥离法（mechanical exfoliation）属于一种相对比较成熟的二维层状材料制备方法，通过特制的黏性胶带克服二硫化钼分子间范德华力的作用实现剥离，最终得到减薄至少层甚至单层材料。
虽然机械剥离法简单易行，实现了二维层状二硫化钼高结晶度的单原子层厚度的剥离，但较差的可重复性导致其很难满足大规模制备的需求。
2.2 插层法锂离子插层法是随后发展起来的一种方法，通过添加诸如正丁基锂的插层剂，剧烈反应后增大二硫化钼层间距离以减小范德华力作用，然后超声处理，以得到少层至单层的二维层状二硫化钼，其优势在于所得二维层状二硫化钼质量较好且剥离程度较高。
锂离子插层的方法尽管可以方便地获得大量单层的二硫化钼，但插层导致的物理相变会使二硫化钼的半导体性质受到损失。
2.3 化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）法，即固态硫源和钼源在高温情况下升华为气态的过程，通过改变保护气体的比例，来控制纳MoS2的结构。
化学气相沉积法其原理是在高温下实现Mo和S的固态前驱体的热分解，将所释放出的Mo和S原子沉积在选定基底上，从而生长成二维薄膜的方法。
CVD 法经检验被证明有利于制备大表面积、厚度可控且具备优异电子性能的二维层状二硫化钼，是一种常见的“自下而上”的制备方法。
二维二硫化钼(MoS2)及应用
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研究背景
石墨烯（Graphene）是二维结构的一个典 型代表，它只有一个原子层厚，达到了母体石 墨的几何极限。作为一个理想的二维量子体系， 在理论上Graphene并不是一个新事物。Wallace Philip 在20世纪40年代就对石墨烯二维量子体 系的电子结构开展了研究。几年后，石墨烯的 波函数方程被 J. W. Mcclur 成功推导得到。尽 管人们对Graphene的电输运性能提出过质疑， 但是并没有阻挡理论学家对石墨烯这个理想模 型结构的研究热情。
[1] Coleman J N, Lotya M, O'Neill A, etal. Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials.Science,2011,331:568~571
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研究背景
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MoS2
早在1986年，就有人通过插入锂的方法成功剥离出单层二硫化钼。 2007年，世界上第一支纳米二硫化钼晶体管在美国马里兰大学问世，但由于其迁移 率并不理想因而并未引起太多注意。 2011年，Kis教授实验组在上发表了自己利用单层二硫化钼成功制造晶体管的文章， 引起轰动。 2011年11月，该实验组又报道了世界上第一只二硫化钼集成电路的成功研制。他们 将两只二硫化钼晶体管集成在一起，实现了简单的“或非”运算。 2012年，美国的Liu实验组报导了采用原子层沉积工艺制作的场效应晶体管，他们在 Al2O3绝缘衬底上使用23层，总厚度为15nm的二硫化钼纳米片层材料，成功制造出 双栅MOSFET，迁移率达到517cm2/V· s，是最初的纳米二硫化钼晶体管迁移率的10 倍。 同年，日本东京大学的Zhang实验组利用离子液体作为栅极绝缘体，使用纳米二硫 化钼材料成功研制出了双极型晶体管，其空穴和电子导电的开关比均大于102，实现 了较高的空穴迁移率。
锂离子负极材料mos2
锂离子负极材料mos2
锂离子负极材料mos2是一种新型的材料，它具有很高的比表面积、优异的电化学性能和化学稳定性。
其独特的结构和化学性质使其在锂离子电池中具有重要的应用前景。
mos2的结构类似于石墨烯，由层状的硫屑和钼原子组成。
这种结构使得mos2具有很高的比表面积，能够提供更多的反应位点，从而提高电极的电化学性能。
此外，mos2还具有优异的离子传导性能和储锂容量，可以有效地提高锂离子电池的性能。
最近的研究表明，mos2还具有很好的化学稳定性和循环寿命，可以在长时间的使用中保持稳定性能。
这使得mos2成为一种非常有前途的锂离子负极材料，有望在电动汽车等领域得到广泛应用。
总的来说，锂离子负极材料mos2具有很高的比表面积、优异的电化学性能和化学稳定性，是一种非常有前途的材料。
未来的研究将进一步探索mos2在锂离子电池中的应用，并进一步提高其性能和稳定性。
- 1 -。
二硫化钼—石墨烯异质结的制备与研究
二硫化钼—石墨烯异质结的制备与研究一、本文概述本文主要关注二硫化钼—石墨烯异质结的制备与研究。
我们将详细介绍这种异质结的结构特性，制备方法，以及其在不同领域中的应用前景。
我们将首先概述二硫化钼和石墨烯的基本性质，包括它们的电子结构、物理和化学性质，以及它们在纳米材料和电子器件中的应用。
然后，我们将详细讨论如何将这两种材料结合形成异质结，并探索其独特的物理和化学性质。
我们还将探讨二硫化钼—石墨烯异质结在电子器件、能源转换和存储、传感器以及催化剂等领域中的潜在应用。
我们将总结目前的研究进展，并展望未来的研究方向。
通过本文的阐述，我们希望能够为二硫化钼—石墨烯异质结的研究和应用提供有益的参考和指导。
二、二硫化钼—石墨烯异质结的制备方法二硫化钼—石墨烯异质结的制备是材料科学领域的一个研究热点，其独特的结构和性质使得这种异质结在电子器件、能源存储和催化等领域具有广阔的应用前景。
本文介绍了几种常见的制备方法，包括化学气相沉积法、溶液法和物理气相沉积法等。
化学气相沉积法（CVD）是一种常用的制备二硫化钼—石墨烯异质结的方法。
该方法通过在高温条件下，利用气体中的前驱体分子在催化剂表面发生化学反应，从而生长出所需的异质结材料。
通过精确控制反应条件和催化剂的选择，可以实现大面积、高质量的二硫化钼—石墨烯异质结的制备。
溶液法是一种相对简单的制备异质结的方法，主要利用溶液中的前驱体分子通过化学反应或自组装过程生成异质结。
该方法可以在较低的温度下进行，且易于实现规模化生产。
然而，溶液法可能面临制备过程中杂质引入和结晶度控制等问题。
物理气相沉积法（PVD）则是一种通过物理过程如蒸发、溅射等将二硫化钼和石墨烯材料沉积到基底上制备异质结的方法。
这种方法可以精确控制材料的组成和结构，但设备成本较高，且制备过程相对复杂。
在制备二硫化钼—石墨烯异质结时，还需要考虑异质结界面工程的问题。
通过调控界面结构和性质，可以进一步优化异质结的性能。
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MoS2导电磁性：
• 二硫化钼在常态下为不良导体和 非磁性材料。
MoS2抗辐射性能：
• 二硫化钼具有抗辐射作用， 不全因射线的辐射而破坏正常润滑。
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。
到原来的结构和形貌。
4.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。 制备所得产物仍保持着MoS2的天然晶格，方法简单，但是需要高纯 MoS2为原料，且设备昂贵、能耗成本较高。
5.CVD法：即化学气相沉积，是反应物质在气态条件下发生化学反应，
生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺 技术。
高温硫化法的研究相对成熟，其优点在于能制备出结晶状态好， 晶格畸变小，并且可以在不同的工艺参数条件下制得不同形貌和结 构的纳米 MoS2材料。高温硫化法还适合于制备各种不同种类的载 体催化剂，但是由于此方法属于气固反应，MoO3很难进行有效的 分散，因此不适合制备对分散性要求较高的 MoS2催化剂。 另外， 高温硫化法对设备、环境和制备条件要求较高．
• 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（IF表示含无机类富勒烯）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。
2.水热法
（1）用摩尔比是1:3的钼酸钠（Na2MoO4·2H2O）和硫代乙酰胺 （CH3CSNH2 ）作原料再添加适当的催化剂。 CH3CSNH2 +2H2O → H2S + CH3COOH + NH3 4Na2MoO4 +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）将钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O,硫脲(CS(NH2)2)别名硫代尿素, 草酸(H2C2O4·2H2O）混合反应，其中 Mo/S/H2C2O4的摩尔比为 1:2:1. 水热法制备纳米 MoS2，方法简单易于实现，但是此方法制 备的产物在较低温度下多为无定型状态并且团聚严重，要经过高 温退火来提高结晶度。
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。
（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。
Y(armchair)
X（zigzag)
MoS2化学稳定性：
• 对酸的抗腐蚀性很强，除硝酸 及 王水 外对一般酸均不起作用；
• 对碱性水溶液要在pH 值大于10 时才缓 慢氧化；
• 对各种强氧化剂不稳定，能氧化成钼酸； • 对油、醇、脂的化学安定性很高。
MoS2纳米材料的制备
1.高温硫化法：
①高温硫化法主要是指在高温条件下对钼单质或钼的氧化物 进行硫化来制备纳米 MoS2的方法，硫源包括单质硫和硫化氢气 体． 其中，对钼的氧化物进行硫化是最常见的，其主要反应机 理如式( 1) 、( 2) : MoO3+ 2H2S + H2= MoS2+ 3H2O (1) MoO3+ 3H2S = MoS2+ 3H2O + 1 /8 S8 (2) ②在足够高的温度条件下，单质硫蒸气也可将钼的氧化物还 原硫化为 MoS2: 2MoO3+ 7 /8S8=2MoS2+ 3SO2 （3）
3.溶液法
通过化学反应直接或间接制备出MoS2的制备法。 溶液法可以直
溶液法是指在常压开放环境条件下，加热温度不超过 100 ℃，
接制备出 MoS2沉淀，也可以先制备出 MoS3中间相，再加热分
解或加氢还原，从而得到最终产物 MoS2。 溶液法利用化学反应即可直接制备 MoS2，不需高温高压， 制备成本也相对较低，与其他方法相比有很强的优势，在规模 生产方面有很强的发展潜力。 但是此方法制备的 MoS2往往都 是无定型态，团聚严重，结晶度差，对其进行处理后又会影响
之差。带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载 流子浓度就越低，电导率也就越低），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
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（带隙是指导带的最低点和价带的最高点的能量
6.还原沉淀法：
7.激光蚀刻法
8.紫外线，X射线光刻法
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
MoS2纳米材料的性质 研究、应用及制备
•MoS2的结构及理化性能 •MoS2的应用
•MoS2纳米材料的制备
MoS2的理化性能
MoS2外观及性质：
• 分子式MoS2，分子量为160.07， • 为蓝灰色至黑色固体粉末；有金属光泽，触之 有滑腻感。 • 熔点1185℃ • 密度4.80g/cm3(14 ℃) • 莫式硬度1.0~1.5 • 1370 ℃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附着性能
由于硫原子与金属有强的结合力，
故MoS2与金属表面产生了较强的吸
附力，极薄的MoS2就能起很好的润
滑作用，实践也证明了MoS2的确具 有较强的吸附性能。
MoS2的摩擦系数
MoS2具有低的摩擦系数， 一般为0.03-0.15，
比石墨的摩擦系数还小，在良好的条件下， 摩擦系数可达到0.017。