在二維材料中，MoS2由於(yu) 功函數大而具有明顯的帶負電傾(qing) 向。本文研究一種在純水中通過直接剝離和分散獲得MoS2的方法就能引起的功函數改變，從(cong) 環境和經濟的角度來看，這是一種有效的大規模生產(chan) 方法。我們(men) 使用MoS2薄片的水分散液製備了真空過濾膜。X 射線光電子能譜分析表明，MoS2表麵上吸附了羥基和水分子，而在純水剝離過程中，MoS2部分轉變為(wei) MoS3。發生在純水中的去角質過程中。拉曼光譜信號也表明了 MoS3 的形成。原子力顯微鏡顯示，與(yu) 原始的MoS2粉末 (4.56 eV) 相比，在純水中剝離的MoS2 的功函數得到增強 (5.14eV)。過濾後的薄膜在 H2/H2S 氣體(ti) 下在 650 °C 下退火，以去除官能團並通過硫化將 MoO轉化為(wei) MoS2。因此，經過退火處理的薄膜的功函數基本恢複到初始粉末的功函數 (4.64 eV)。為(wei) 了探索水分散MoS2的在摩擦納米發電器的潛在国产成人在线观看免费网站，我們(men) 測量了與(yu) 聚對苯二甲酸乙二醇酯接觸時過濾和退火薄膜產(chan) 生的輸出電壓。結果表明，過濾膜產(chan) 生了更高的電壓 (6.58 V) 高於(yu) 退火膜 (3.48 V)。此外，當在聚酰亞(ya) 胺的電子受體(ti) 層中使用具有增強功函數的MoS2時，具有 PI/MoS2 :PI/PI 結構的摩擦納米發電機 (TENG) 的功率密度約為(wei) 具有原本MoS2的摩擦納米發電機 (TENG) 的 3.7 倍。本文中的MoS2 ，是在純淨水中環保生產(chan) 的，成本低廉，由於(yu) 其電子親(qin) 和力的改性成功，可以在TENG中国产成人在线观看免费网站，且不會(hui) 存在太大的技術困難。
拉曼在利用在純水中環保大規模生產(chan) MoS2薄片來改善摩擦納米發電機的性能中的国产成人在线观看免费网站
引言：自2012年有研究人員開發出摩擦電納米發電機（TENG）以來，TENG通過兩(liang) 種不同材料之間的靜電充電和靜電感應耦合過程發電，TENGs一直被認為(wei) 是在自然界中很有前途的收集機械能的技術。靜電充電，特別是摩擦電充電，由於(yu) 電子在兩(liang) 個(ge) 接觸表麵之間轉移，兩(liang) 種材料在接觸時表現出不同的極性。由於(yu) 接觸材料趨於(yu) 平衡其費米能級，電子從(cong) 具有較低功函數的材料（電子供體(ti) ）流向具有較高功函數的材料（電子受體(ti) ）。當接觸表麵達到平衡狀態時，電子供體(ti) 帶正電，而電子受體(ti) 帶負電。在這個(ge) 階段，這兩(liang) 種材料的分離導致電子受體(ti) 中殘留電子。在TENGs中，殘餘(yu) 電子通過外部電路流出，從(cong) 而恢複到其原始狀態，該過程被設計用來發電。
兩(liang) 種材料之間的功函數差異越大，接觸時從(cong) 一種材料轉移到另一種材料的電子數量就越大。TENGs的性能與(yu) 控製兩(liang) 種接觸材料的功函數，使它們(men) 具有較大的差異，增大摩擦電荷直接相關(guan) 。因此，研究人員一直在尋找增加TENGs中電子受體(ti) 功函數的方法。一種方法就是選擇電子受體(ti) 的材料，與(yu) 電子供體(ti) 的材料相比，功函數相差較大。MoS2，這是一種過渡金屬硫族化物，特別是從(cong) 塊體(ti) 發現了二維材料後，由於(yu) 範德華力產(chan) 生的麵間吸引力顯著降低，且不是由共價(jia) 鍵產(chan) 生的強平麵鍵，從(cong) 而產(chan) 生了優(you) 異的機械/化學性能。因此，MoS2在電子、光電器件等各行各業(ye) 都引起了極大的關(guan) 注。重要的是，在 2D 材料中，MoS2由於(yu) 其較大的功函數，具有明顯的負電荷傾(qing) 向。研究人員證明 MoS2在2D材料中帶負電荷zui多（MoS2、WS2、WSE2、GR 和 GO） 。這意味著，當MoS2與(yu) TENGs中的正極摩擦材料接觸並分離時，可提供更高的電力。在實踐中，有人利用MoS2作為(wei) 電子受體(ti) 層，顯著提高了TENGs的效率。
在TENG行業(ye) 中，需要一種有效的MoS2製造方法。經濟的方法是在溶劑中剝離和分散MoS2薄片，這就需要合適的溶劑。水是一種自然界含量豐(feng) 富、環保且經濟的溶劑。但由於(yu) 二維材料的疏水性，在不含表麵活性劑或穩定劑它們(men) 很少分散在純水中。然而，通過在低於(yu) 水沸點的高溫下將二維母材料在水中超聲處理，由於(yu) 親(qin) 水基團的功能化，可以實現二維材料薄片的穩定剝離和分散。由此可知，MoS2不僅(jin) 在TENG性能方麵具有優(you) 勢，而且在生產(chan) 工程方麵也具有優(you) 勢。
我們(men) 假設MoS2 薄片在水中的剝離過程由於(yu) 功能化和氧化效應，可能導致功函數從(cong) 其固有值發生變化。研究表明，由於(yu) 含氧親(qin) 水基團的形成， MoS2的工作函數從(cong) （4.85 eV）增加到5.6 eV。與(yu) 此同時，MoO3可以出現在水或潮濕空氣中的MoS2晶體(ti) 上。這是另一種MoS2功函數變化的可能機製。據悉，MoO3的功函數6.25–6.90 eV的範圍內(nei) ，甚至高於(yu) MoS2。因此，水分散的MoS2薄片有助於(yu) 實現 TENG 的高性能。
基於(yu) 這些發現，我們(men) 研究了水分散MoS2薄片對TENG性能上的影響。在此，通過真空過濾剝離和分散的MoS2薄片在銅箔上生成塗層，隨後通過X射線光電子能譜（XPS）和拉曼光譜觀察其功能化和氧化情況。此外，還將其功函數與(yu) 原始MoS2進行了比較，功函數通過開爾文探針力顯微鏡（KPFM）測量。將MoS2過濾塗層在H2/H2S混合氣氛中退火，退火去除官能團和Mo氧化物。然後，通過獲取輸出電壓信號，觀察濾波膜和退火膜對聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的相對電荷極性。zui後，我們(men) 製備了一個(ge) PI/MoS2:PI/PI堆疊結構，用於(yu) 確定水中剝離的MoS2薄片在可改善TENG性能的潛力。我們(men) 假設，由於(yu) 在水中的剝離過程， MoS2 的功函數增強，會(hui) 影響PI/MoS2中捕獲的電子數量，從(cong) 而提高 TENG 性能。
圖 1.樣品製備過程示意圖。（a） MoS2散裝粉末的剝離以及用於(yu) 製造過濾MoS2的真空過濾工藝-片狀薄膜。（b） 剝離MoS的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像2薄片 （c） 濾波後 MoS2 的光學圖像-銅基板上的薄膜。（d） 除去官能團和鉬氧化物的退火工藝。
圖1是樣品製備過程示意圖。圖1（b）（c）分別為(wei) 剝離MoS2的掃麵電鏡圖和光學圖像，圖1（d）則是退火工藝示意圖。使用拉曼光譜對樣品粉末、過濾膜和退火膜進行檢測，如圖2所示。在所有樣品的拉曼光譜中，我們(men) ，分別在表明Mo-S的麵內(nei) 振動的378 cm−1和S原子的平麵外振動的403 cm−1觀察到強信號。在過濾後的薄膜中，發現了與(yu) MoO3正交相相對應的振動峰： 276、336、657、818 和 990 cm−1，且具有n型電導率，這與(yu) 先前報道的數據相吻合。MoO2本身具有金屬特性，在 224、354、490、571 和 731cm−1 附近有振動峰值。然而，在我們(men) 的觀察中，這些峰值並不明顯，表明部分MoS2的薄片已被氧化為(wei) MoO3。退火薄膜的拉曼光譜也證實了水中剝離的MoS2薄片的氧化和在退火過程中氧化鉬硫化為(wei) MoS2的過程。
圖 2.接收粉末、過濾膜和退火膜的拉曼光譜。用 ▾、◆ 和 ● 表示的峰值對應於(yu) MoS2和 MoO2。
另外，我門還分別使用XPS、AFM、KPFM等檢測手段對以下三個(ge) 測試組：1）機械剝離MoS2薄片，2）水中分散的真空過濾MoS2膜薄片，3）在650°C下,H2/H2S下氣氛中退火後的過濾膜分別進行檢測。我們(men) 發現羥基和水分子中的一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 都被吸收到MoS2上，並且在純水的剝離過程中發生了從(cong) MoS2向MoO3的部分轉化。此外，這種退火條件去除了官能團和水分子，並將MoO3硫化為(wei) MoS2。通過使用KPFM進行功函數測量，發現過濾膜的功函數 （5.14 eV）比機械剝離的MoS2的功函數更高（4.56 eV）。此外，退火後濾波膜的功函數恢複到4.56 eV。從(cong) 前麵我們(men) 能夠得出，被吸附到MoS2薄片上的羥基、水分子和 MoO3有助於(yu) 增強功函數。此外，當與(yu) PET接觸時，過濾後的薄膜（6.58 V）表現出比退火薄膜（3.48 V）更高的輸出電壓。較高的輸出電壓可歸因於(yu) 由純水中剝離的MoS2組成的濾波膜的功函數增強。zui後，我們(men) 製備了 PI/MoS2:PI/PI複合材料，在PET上與(yu) Al接觸並分離。結果發現，與(yu) 非增強功函數的MoS2相比（0.87 W/m2），其功率密度（3.20 W/m2）為(wei) 原來的3.7倍，水剝離的 MoS2薄片的功函數明顯增強，這對提高TENG性能具有巨大潛力。zui終，我們(men) 的研究結果可以啟發TENG製造工程師考慮在春水剝離和分散，且該工藝環保、經濟高效、操作簡單，很適合批量生產(chan) 。
文章信息：該成果以“Eco-friendly mass production of MoS2 flakes in pure water for performance enhancement of triboelectric nanogenerator”為(wei) 題發表在知名期刊Journal of Applied Surface Science 上，韓國慶尚大學Dae-Hyun Cho為(wei) 第1作者。
本研究采用的是Nanobase的XperRam 200共聚焦顯微拉曼光譜儀(yi) 係統。
了解更多拉曼光譜詳情，請訪問上海昊量光電的官方網頁：
https://www.weilancj.com/three-level-166.html
更多詳情請聯係昊量光電/歡迎直接聯係昊量光電
關(guan) 於(yu) 昊量光電：
上海昊量光電設備有限国产黄色在线观看是光電国产欧美在线專(zhuan) 業(ye) 代理商，国产欧美在线包括各類激光器、光電調製器、光學測量設備、光學元件等，涉及国产成人在线观看免费网站涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳(chuan) 感、激光製造等；可為(wei) 客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，係統集成等服務。
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532。
展示全部 
