Production and characterisation of twodimensional molybdenum disulphide by exfoliation for innovative applications

Abstract

A preparação química do MoS2 2D a partir do mineral foi investigada neste trabalho com o objetivo de disponibilizar um nanomaterial para dispositivos de energia e sensoriamento. Um método para esfoliação do MoS2 foi desenvolvido testando-se o efeito da variação de parâmetros da sonicação em um solvente misto de IPA e água. Uma proporção de 3:7 IPA e água e uma intensidade de sonicação específica de 30% de 130 W e 20 KHz foi a parametrização que forneceu os resultados mais favoráveis quando obtidas uma ou muito poucas camadas de MoS2 com um tamanho lateral razoável de 400 a 500 nm. Estas nanofolhas foram caracterizadas utilizando-se espalhamento dinâmico de luz em suspensão e o material depositado foi caracterizado por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. Através da modificação da esfoliação do MoS2 pela intercalação de íons de Li+ em nanofolhas de MoS2, um novo eletrodo para supercapacitor foi estudado. Um composto de óxido de grafeno reduzido (rGO) e MoS2 foi preparado, este composto envolveu a síntese de um aerogel por uma auto-organização redutiva de GO; MoS2 foi depositado sobre este aerogel e suas propriedades eletroquímicas foram sondadas. Um aerogel de rGO puro e um de rGO/ MoS2 foram ambos estudados para comparar seu desempenho como eletrodos para um supercapacitor. Os dispositivos supercapacitores de aerogel utilizando eletrólito de Li2SO4 foram caracterizados utilizando voltametria cíclica, carga-descarga galvanostática e espectroscopia de impedância eletroquímica. O supercapacitor baseado em eletrodos compósitos de aerogel rGO/ MoS2 forneceu uma capacitância de 140.4 F g-1, que foi um aumento de 62% em relação ao eletrodo de aerogel de rGO puro e uma retenção de capacitância de 85% após de 5000 ciclos. Um sensor de umidade foi desenvolvido utilizando MoS2 esfoliado e microfibra de celulose. Este sensor foi muito sensível ao vapor de água no ar e respondeu rapidamente à presença de umidade, tornando-se muito mais condutor, com a resistência do dispositivo caindo em torno de 25%. O sensor retornava à sua resistividade de repouso de cerca de 100 MΩ quando exposto ao N2.