Abstract: Двумерные наноматериалы на основе дисульфида молибдена обладают уникальными физическими и химическими свойствами, что открывает широкие перспективы их применения в полупроводниковой электронике и в системах накопления энергии. В настоящее время остро стоит проблема создания накопителей энергии, обладающих высокой емкостью, мощностью и стабильностью, при этом все больше внимания привлекает использование натрия из-за его низкой стоимости. Однако улучшение характеристик натрий-ионных аккумуляторов требует синтез новых электродных материалов. Физические и химические свойства дихалькогенидов переходных металлов можно модулировать с помощью изменения количества слоев, замещения атомов металла или халькогена или модификацией поверхности, а также посредством комбинации малослойных дихалькогенидов переходных металлов с другими двумерными материалами с образованием гибридных структур. Создание вакансий или внедрение в решетку гетероатомов изменяет электропроводность и приводит к возникновению дополнительных активных сайтов для адсорбции атомов натрия. Для увеличения стабильности работы и электрической связанности при протекании электрохимических процессов активно используется графен для создания гибридных материалов. Одними из наиболее высокоэффективных инструментов изучения электронного и пространственного строения различных веществ и материалов являются методы рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской спектроскопии поглощения. Рентгеновские спектры эмиссии и поглощения активно используются для определения парциального состава валентной зоны и зоны проводимости. Для исследования взаимодействия материалов на основе дисульфида молибдена MoS2 и гибридных MoS2/графен с гетероатомами N, Ni, Co с натрием при разрядке и зарядке батарейки была разработана ячейка для измерений рентгеновских спектров поглощения (XANES) и рентгеновской эмиссионной спектров (РЭС). Которая затем была апробирована на станции «Космос» на синхротронном источнике ВЭПП-4 (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) и лабораторном спектрометре «Стеарат» (ИНХ СО РАН). Одновременно с разрядом ячейки были получены XANES спектры краев серы и молибдена. Методы рентгеновской и рентгеноэлектронной спектроскопии позволяют получить полную информацию об особенностях электронной структуры, таких как парциальные плотности состояний зоны проводимости и валентной зоны, ширина запрещенной зоны, распределение электронной и спиновой плотности на атомах, входящих в состав соединения. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, грант 23-73-00048.

Cite: Федоренко А.Д. , Загузина А.А. , Семушкина Г.И. , Николенко А.Д. , Окотруб А.В. , Булушева Л.Г.
Исследование пространственной и электронной структуры наноматериалов на основе MoS2 методами рентгеновской спектроскопии
Третья Всероссийская молодежная конференция "Высокоточная диагностика функциональных материалов: лабораторные и синхротронные исследования" 09-14 окт. 2023