基于熔融玻璃的预沉积法生长毫米级单晶MoS2及WS2-MoS2异质结

MoS₂是一种具有优异光电性能和奇特物理性质的二维材料,在电子器件领域具有巨大的应用潜力.高效可控生长出大尺寸单晶MoS₂是该材料进入产业应用所必须克服的重大难关,而化学气相沉积技术被认为是工业化生产二维材料的最有效手段.本文介绍了一种利用磁控溅射预沉积钼源至熔融玻璃上,通过快速升温的化学气相沉积技术生长出尺寸达1 mm的单晶MoS₂的方法,并通过引入WO₃粉末生长出了二硫化钼与二硫化钨的横向异质结(WS₂-MoS₂).拉曼和荧光光谱仪测试表明所生长的样品具有较好的晶体质量.利用转移电极技术制备出了背栅器件样品并对其进行了电学测试,在室温常压下开关比可达10~5,迁移率可达4.53 cm~2/(V·s).这种低成本高质量的大尺寸材料生长方法为二维材料电子器件的大规模应用找到了出路.     

二维材料解理技术新进展及展望

自从2004年首次制备出石墨烯以来,机械解理技术被广泛用于制备过渡金属二硫族化合物、黑磷等各种二维材料.在多种二维材料制备技术中,机械解理技术具有制备方法简单、普适性好等优点,最重要的是解理得到的晶体质量高,是研究很多新奇物性的理想选择.本文介绍了机械解理技术的产生背景,总结了常规机械解理技术在二维材料研究过程中的瓶颈.为了解决常规机械解理技术制备效率低、样品尺寸小的问题,一些新型机械解理技术近年来不断发展起来,如氧气等离子体辅助法和金膜辅助法等.作为自上而下的二维材料制备方法,新的解理技术在未来二维材料基础研究和应用中仍然充满生机.未来解理技术将朝更大尺寸,更高质量方向发展.     

La,Ce,Nd掺杂对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度.计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小.能带结构分析表明,La掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析.差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.     

高比表面积二硫化钼的制备及其对喹啉选择加氢反应的催化性能

通过四硫代钼酸铵与四甲基氯化铵的甲基取代反应合成了四甲基四硫代钼酸铵,并通过四甲基四硫代钼酸铵热解制备了具有较高比表面积的二硫化钼. 结果显示,由四甲基四硫代钼酸铵热解可以得到比表面积为108 m2/g以上的二硫化钼,而由四硫代钼酸铵热解得到的二硫化钼样品的比表面积仅为16 m2/g. 由四甲基四硫代钼酸铵热解得到的二硫化钼样品具有较低的结晶度,样品具有像干酪样状的半球形和卵形孔穴排列的特点,其孔径尺寸为4～12 nm. 四甲基四硫代钼酸铵热解制备的二硫化钼在喹啉选择加氢中显示出较高的催化活性和选择性.     

前驱体Li_xMoS_2的制备及其光谱分析

在超声波作用下,采用单分子层剥离一重堆技术,利用正丁基锂对MoS2夹层进行剥离,合成了前驱体LixMoS2.通过原子吸收光谱得到x=0.93～0.96;XRD、FTIR、UV-Vis的检测揭示了LixMoS2的微观结构和内在规律性,证实了LixMoS2为亚稳态的八面体构型.研究结果为进一步合成高活性、高选择性的柱撑MoS2加氢催化剂提供了实验依据,同时为加氢催化剂的研究及生产高附加值的二硫化钼奠定了基础.     

4-巯基苯硼酸修饰二维二硫化钼纳米复合材料的制备及其用于N-糖肽特异性富集

蛋白质的N-糖基化修饰在多种生物过程中发挥着至关重要的作用，近年来的许多研究证实异常的蛋白质糖基化与多种疾病的发生发展密切相关，表明糖基化蛋白质具有较大的潜力成为新的生物标志物或者药物靶标。在样本的处理过程中，对N-糖基化肽段进行富集分离后再进行质谱分析已经成为糖蛋白质组学分析前的必要步骤。但是，由于复杂生物样本中N-糖基化肽段的丰度低和离子化效率差等问题，通过质谱鉴定N-糖肽仍然是一项艰巨的任务。研究通过将纳米金线（Au）、4-巯基苯硼酸（4-MPB）与超薄二维二硫化钼（2D-MoS₂）进行反应，成功制备了一种用于富集蛋白质N-糖基化肽段的新型功能纳米复合材料（MoS₂/Au/4-MPB）。二硫化钼纳米材料的层状结构可以为反应提供大量的可修饰位点，便于修饰纳米金线；功能基团4-巯基苯基硼酸对N-糖肽具有高度的选择性，可以对生物样品中N-糖基化肽段进行特异性富集。使用标准蛋白人免疫球蛋白G（IgG）和牛血清白蛋白（BSA）胰蛋白酶酶切产物对新型功能纳米材料的N-糖基化肽段的富集性能进行评估，其灵敏度达到5 fmol，选择性达到1：1000。将其用于生物样品中N-糖基化肽段的富集，从50 μg尿液外泌体蛋白胰蛋白酶酶切产物中共富集鉴定出768个N-糖肽，归属于377个蛋白质。这些结果表明该新型功能纳米复合材料对复杂生物样品中N-糖肽的选择富集有着巨大的应用潜力，为糖蛋白质组的研究提供了一种新方法。     

基于PAM/CS/MoS2复合水凝胶的QCM湿度传感器制备及应用

通过自由基聚合的方法，将二硫化钼(MoS₂)引入聚丙烯酰胺/壳聚糖(PAM/CS)水凝胶体系，制得互穿网络结构的PAM/CS/MoS₂复合高分子水凝胶。利用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、激光扫描共聚焦显微镜对水凝胶的组分和形貌进行分析。利用万能试验机和接触角测量仪对水凝胶的力学性能和亲水性能进行测试，最后用石英晶体微天平(QCM)探究了该复合水凝胶薄膜在湿度传感领域的应用。结果表明，PAM/CS/MoS₂-0.4(MoS₂在体系中的质量为0.4 mg)复合水凝胶具有最大的压缩应力(584.6 kPa)与最大的压缩应变(83.8%);MoS₂的引入，增强了复合水凝胶的亲水性；随着环境相对湿度从11%增加到95%，基于PAM/CS/MoS₂复合水凝胶的QCM湿度传感器的响应频率最大可达2 642 Hz，相对湿度变化1%的灵敏度为31.45 Hz，有望应用于湿度传感领域。     

低温下二硫化钼电子迁移率研究

二硫化钼(MoS₂)是已知的二维半导体材料中光电性能最优秀的材料之一. 单原子层厚的MoS₂是禁带宽度为1.8 eV 的二维直接带隙半导体材料, 可以用来发展新型的纳米电子器件和光电功能器件. 本论文利用玻尔兹曼平衡方程输运理论研究低温时MoS₂系统的电输运性质, 计算得到了MoS₂电子迁移率的解析表达式. 研究发现, 低温时MoS₂ 的迁移率与衬底材料的介电常数的平方成正比; 与系统的电子浓度对带电杂质的浓度的比率n_e/n_i 成线性关系. 因此, 选用介电常数高的衬底材料, 适当提高MoS₂系统的载流子浓度, 同时降低杂质的浓度, 可以有效提高MoS₂系统的迁移率. 研究结果为探索以MoS₂为基础的新型纳米光电器件的研究和实际应用提供了理论依据. 关键词： 二硫化钼 迁移率 电输运 平衡方程     

纳米MoS_2催化剂的合成及其在加氢脱硫反应中的应用

通过羰基钼和升华硫反应制备了晶片层数为3～5,比表面积为71m2/g的纳米MoS2催化剂,并考察了其催化十二硫醇或二苯并噻吩的加氢脱硫活性.结果表明,在3.0MPa初始氢气压力下,该催化剂在200C和280C就可使十二硫醇和二苯并噻吩转化接近100%.     

二硫化钼中空微球的制备、表征以及光催化性能

以四丁基溴化铵为添加剂,采用水热法制备出直径为2～5μm的二硫化钼(MoS2)空心微球,研究了反应温度、添加剂量和时间对MoS2物相和形貌的影响。XRD、SEM、EDS、TEM、XPS表征结果表明,当反应温度为240℃时可得到结晶良好的六方相2H-MoS2,MoS2的形貌主要受四丁基溴化铵用量的影响,随着用量的增多MoS2历经了球状-花球状-不规则堆积状的递变。对MoS2中空微球的形成机制进行了探讨,认为在反应中四丁基溴化铵起到了模板的作用。通过制备样品对罗丹明B的降解评估了二硫化钼中空微球的光催化性能,其对罗丹明的降解效率达到90%。