ساخت نانوصفحات تك لايه اي (MS2(M=Mo, W با استفاده از چيدمان باتري ليتيومي

Fabrication of single-layer MS2 (M=Mo, W) nanosheets using Li battery setup

استفاده از روش درون نفوذي شيميايي ليتيوم فرايندي مرسوم براي توليد نانوصفحات كم‌لايه و تك‌لايه MS2 M=Mo, W است. در اين روش كنترل شرايط و پارامترهاي واكنش مشكل بوده، فرايند تهيه نيز بسيار طولاني است. در اين مقاله استفاده از روش درون نفوذي الكتروشيميايي در چيدمان يك باتري ليتيومي براي رفع اين نواقص پيشنهاد شده است. در روش پيشنهادي، كنترل فرايند بسيار دقيق بوده و زمان واكنش­ها نيز بسيار كوتاه شده است. نتايج تحليل‌هاي ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و اسپكتروسكوپي رامان به همراه طيف­هاي جذب اپتيكي به خوبي نشان دادند كه با استفاده از چيدمان باتري ليتيومي، نانوصفحات تك لايه­ اي 2MoS و 2WS با فاز كريستالي T 1 تهيه شده‌اند. ضخامت اين نانوصفحات حدود 1 نانومتر (تك‌لايه) بوده و ابعاد عرضي آنها براي 2MoS و 2WS به ترتيب 15 ± 170 و 30 ± 200 نانومتر تعيين شد. با استفاده از قانون بير- لمبرت و به كمك طيف جذب اپتيكي، غلظت محلول­ هاي نهايي حاوي نانوصفحات تك لايه ­اي 2MoS و 2WS به ترتيب mg/mL 012/0 و mg/mL 008/0 تخمين زده شد. تهيه موفقيت آميز نانوصفحات تك‌لايه‌اي2 MS به كمك روش درون نفوذي الكتروشيميايي ليتيوم در چيدمان باتري ليتيومي مي ­تواند زمينه مناسبي براي مطالعه خواص منحصر به فرد اين تك‌لايه‌ها را در زمينه ­هاي كاتاليستي، اپتوالكترونيك و ... فراهم آورد.

Lithium intercalation is a convenient method to prepare few-layer and single-layer MS2 (M=Mo, W) nanosheets. This method is, however, very time-consuming (few days) and it is difficult to control the reaction parameters. To overcome these drawbacks, we have proposed a method to use an Li battery set-up to significantly reduce the reaction time (few hours) and electrochemically intercalate lithium ions into MS2 layers in a controllable manner. Atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy results revealed that MoS2 and WS2 single-layer (thickness of ~ 1 nm) nanosheets with the 1T phase were prepared after intercalation in an Li battery set-up. Lateral dimensions of MoS2 and WS2 nanosheets were determined to be at about ~ 170 ± 15 and 200 ± 30 nm, respectively. The concentrations of the final solutions containing MoS2 and WS2 nanosheets were measured to be 0.012 and 0.008 mg/mL, respectively. Successful fabrication of the single-layer MS2 nanosheets using the Li battery set-up could provide an excellent opportunity to investigate the unique properties of these two-dimensional crystals for various important applications such as catalysis, solar cells, optoelectronic, etc