Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха предложили новый метод обработки дисульфида молибдена (MoS2), позволяющий получать модифицированный материал с высокой каталитической активностью, который можно будет применять для разработки высокопроизводительных 2D-полупроводников.
Как уточняют в пресс-службе вуза, дисульфид молибдена является перспективным при использовании в катализе, оптоэлектронике и энергетике. Он представляет собой двумерный материал: его толщина намного меньше размера слоя. При этом он может поглощать свет в широком диапазоне солнечного спектра из-за малой ширины запрещенной зоны. Серебро (Ag), в свою очередь, является хорошим катализатором. Сочетание этих двух материалов обеспечивает синергетический эффект: MoS2 служит каталитической платформой, а Ag усиливает поглощение света и перенос электронов.
Ученые разработали новый способ осаждения частиц серебра на поверхность многослойного дисульфида молибдена методом лазерного облучения. Они выяснили, что после погружения обработанного лазером MoS2 в нитрат серебра происходит восстановление частиц серебра на облученных областях материала.
«Обработка лазером создает дефекты в материале с помощью масштабируемого подхода. Они имеют более высокую химическую активность, чем стабильная кристаллическая структура, и позволяют восстановить наночастицы серебра без внешних стимулов, таких как фотоны или химические восстановители. Данный процесс не происходит для необлученного MoS2. Это упрощает технологию и увеличивает эффективность процесса. Для изучения фотокаталитической эффективности материала мы использовали модельную молекулу пара-нитротиофенола и наблюдали, что фотокаталитическая эффективность нашей MoS2/Ag наноструктуры близка к 100%, по сравнению с 35% для наночастиц серебра», — рассказывает инженер Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Чан Туан Хоанг.
В ходе экспериментов ученые исследовали механизм лазерного облучения MoS2 непрерывным лазером.
«Мы обнаружили, что процесс лазерной резки является фототермическим. Поэтому на локальную температуру, а значит и на результат обработки сильно влияет выбор подложки. Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию светоиндуцированной модификации свойств MoS2 и открывают новый способ управления его химической активностью в контролируемой области. Понимая механизмы процесса на микромасштабе, мы сможем повысить его эффективность и понять, как его масштабировать», — комментирует руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Рауль Родригес.
Политехники планируют более детально исследовать механизм лазерно-индуцированного фототермического нагрева и его влияния на свойства материалов. Также в планах ученых — изучить различные комбинации 2D-материалов и металлов при лазерной обработке и рассмотреть возможность применения данного метода в других каталитических процессах и отраслях.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».
