Автор AZoNano 23 сентября 2020 г.

Дисульфид молибдена может быть очень полезен при фильтрации воды, но трудности с получением больших количеств этого вещества препятствуют его использованию. Теперь международная группа исследователей обнаружила, что производство вещества в виде нанолент может позволить увеличить производство.

Дисульфид молибдена (MoS ₂ ) – это соединение, которое широко используется для обеззараживания и фильтрации воды. Он также находит применение в других областях, таких как накопление энергии, а также химическое и световое восприятие благодаря своим превосходным электронным свойствам. Но до сих пор высокая стоимость и относительная сложность изготовления препятствовали расширению масштабов использования методов на основе MoS ₂ и, таким образом, препятствовали их более широкому внедрению.

Теперь международная группа исследователей считает, что они нашли решение этих проблем. В статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, команда разработала способ улучшения и получения этого непредсказуемого и трудно контролируемого неорганического соединения, состоящего из молибдена и серы. Таким образом, они представляют собой дорожную карту, которая может иметь значительные преимущества в различных областях охраны окружающей среды, энергетики и бытовой электроники.

Есть много разных способов изготовления этого материала, но никто еще не смог изготавливать его в контролируемых и настраиваемых размерах в больших количествах, дешевым, воспроизводимым способом.

Донглей (Эмма) Фан, автор-корреспондент статьи и доцент кафедры машиностроения Кокрелловской инженерной школы и Техасский институт материалов

Наноленты – ключ к крупномасштабному производству дисульфида молибдена

Предыдущие методы изготовления MoS ₂ позволяли ученым синтезировать только серебристо-черное твердое вещество в очень малых количествах. Это небольшое количество вещества прикрепляется к субстрату, что затрудняет его использование. Команда решила эту проблему, выпустив MoS ₂ в виде тонких нанолент

.

Снижая стоимость производства грамма MoS ₂ в 3000 раз, революционный метод Фан и ее команды позволяет изготавливать тонкие наноленты из MoS ₂ в больших объемах с однократный синтез, производящий «ложку» материала.

Изначально это может не звучать как «расширение масштабов», но это должно контрастировать с предыдущими методами производства, которые позволяли производить только микроскопическое количество вещества.

Группа также заявляет, что технически нет ограничений на количество MoS ₂ которое может производить новый метод производства с дальнейшим развитием и улучшением.

MoS ₂ который группа смогла синтезировать, был автономным и был в форме порошка, состоящего из продольных наноструктур MoS ₂ – нанолент – и их оксидных гибридов с настраиваемыми размерами.

Во время производства метод команды позволяет собирать наноленты MoS ₂ на различных стадиях реакции, что означает, что метод производства, представленный в статье, отличается высокой производительностью и особенно надежен.

Наноленты MoS ₂ можно легко удалить с подложки и диспергировать в растворе. Оттуда команда продемонстрировала, что этими нанолентами можно манипулировать и даже собирать в контролируемые узоры, а также непосредственно на микроэлектроды с помощью ультрафиолетового щелчка-химии – способа использования света для соединения молекул, которые воспроизводят естественные образцы.

Приложения реального мира

Легкое диспергирование нанолент в растворе – это элемент работы команды, который делает его особенно полезным при очистке воды. Одна из наиболее важных функций MoS2 при фильтрации – удаление ртути – опасного элемента, который может вызвать повреждение мозга и почек, особенно у молодых. Этот ущерб может быть вызван прямым воздействием загрязненной воды или попаданием ртути в пищевую цепочку в результате поедания подвергшихся воздействию организмов рыб.

Тот факт, что исследования группы могут привести к расширению производства нанолент MoS ₂ делает этот материал конкурентоспособной альтернативой другим методам снижения содержания ртути с точки зрения как рентабельности, так и эффективности. Таким образом, этот лабораторный прорыв может обещать значительный и положительный эффект «в реальном мире».

Это привлекательный материал, потому что он обладает уникальными свойствами для различных применений, потенциально способных изменить жизни людей. Возможность изготавливать материал с контролируемыми размерами и в большом количестве, собирать его и интегрировать с готовыми устройствами делает MoS2 на шаг ближе к практическому применению, а не просто оставаясь в лаборатории.

Донглей (Эмма) Фан

Источники и дополнительная информация

Хуанг. Ю., Ю. К., Ли. Х., Фан. Д. и др., [2020]«Масштабируемое изготовление наноструктур дисульфида молибдена и их сборка», Advanced Materials. [https://doi.org/10.1002/adma.202003439]