I. Tổng quan về vật liệu MoS2
Vật liệu MoS2, hay Molybdenum Disulfide, là một trong những vật liệu hai chiều (2D) nổi bật trong nhóm các dichalcogenide kim loại chuyển tiếp (TMDs). MoS2 có cấu trúc lớp, trong đó các nguyên tử Mo và S được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành các lớp S–Mo–S. Các lớp này được xếp chồng lên nhau thông qua tương tác van der Waals yếu. Đặc điểm cấu trúc này mang lại cho MoS2 những tính chất quang học và điện lý thú vị, khiến nó trở thành một ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng trong lĩnh vực điện tử và quang điện. Nghiên cứu về MoS2 đã chỉ ra rằng, việc điều chỉnh cấu trúc và tính chất của nó có thể được thực hiện thông qua các phương pháp tổng hợp khác nhau, như tổng hợp thủy nhiệt, giúp cải thiện độ dẫn điện và khả năng hấp thụ quang. Những ứng dụng tiềm năng của MoS2 bao gồm cảm biến, linh kiện quang điện và thiết bị lưu trữ năng lượng.
II. Đặc trưng cấu trúc của MoS2 C NC
Luận án này tập trung vào việc tổng hợp vật liệu nanocompozit MoS2/graphene (MoS2/C NC) bằng phương pháp thủy nhiệt. Các nghiên cứu cho thấy rằng, cấu trúc của MoS2/C NC có thể được điều chỉnh thông qua các thông số như nhiệt độ phản ứng và tỷ lệ mol giữa các thành phần. Cấu trúc nanocompozit này thường có dạng các tinh thể MoS2 hình cánh hoa, với độ dày khoảng 0.63-3.69 nm, được hình thành trên nền graphene. Sự kết hợp giữa MoS2 và graphene không chỉ cải thiện tính chất điện mà còn nâng cao khả năng hấp thụ quang của vật liệu. Cấu trúc này cho phép tạo ra các lớp tiếp xúc giữa pha kim loại 1T-MoS2 và graphene, từ đó tăng cường khả năng dẫn điện và khả năng phát quang của MoS2/C NC.
III. Tính chất quang học của MoS2 C NC
Tính chất quang học của MoS2/C NC được nghiên cứu kỹ lưỡng trong luận án này. Kết quả cho thấy rằng, các hệ nanocompozit này có khả năng hấp thụ quang mạnh mẽ, với tỷ lệ hấp thụ lên tới 82%. Đặc biệt, pha bán dẫn 2H-MoS2 trong MoS2/C NC thể hiện tính chất phát quang rộng với vùng cấm khoảng 1.31-2.34 eV. Cơ chế quang học của MoS2/C NC liên quan đến sự chuyển giao điện tử giữa các lớp MoS2 và graphene, cho phép tạo ra các băng trung gian và tăng cường khả năng phát quang. Những tính chất này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử và cảm biến quang.
IV. Tính chất điện của MoS2 C NC
Tính chất điện của MoS2/C NC cũng được khảo sát trong luận án. Các hệ nanocompozit này cho thấy độ dẫn điện cao, với giá trị G khoảng 0.180 μS và điện dung riêng lớn (Csp ~ 122.20 F g−1). Sự cải thiện độ dẫn điện được cho là do cấu trúc biên giới kim loại hình thành tại các lớp tiếp xúc giữa pha 1T-MoS2 và graphene, giúp tăng cường khả năng di chuyển của các hạt tải điện. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc điều chỉnh nhiệt độ phản ứng và pH có thể ảnh hưởng đến tính chất điện của MoS2/C NC, từ đó mở ra khả năng ứng dụng trong các thiết bị lưu trữ năng lượng và linh kiện điện tử.
V. Ứng dụng thực tiễn của MoS2 C NC
Luận án đã chỉ ra rằng, MoS2/C NC có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như quang điện tử, cảm biến và thiết bị lưu trữ năng lượng. Cấu trúc và tính chất của MoS2/C NC có thể được điều chỉnh để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Việc phát triển các vật liệu nanocompozit này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị hiện có mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển vật liệu tiên tiến trong tương lai. Các phương pháp tổng hợp được đề xuất trong luận án có thể được áp dụng để sản xuất hàng loạt các vật liệu chức năng khác với tính chất điện và quang học mong muốn.
