GO-nucleation-site-controlled MoS₂ morphology

MoS₂/rGO HER 시너지의 형태학적 측면: 산화 그래핀(GO)의 산소 작용기와 결함이 핵생성 앵커로 작용하여 솔보써멀 합성 과정에서 MoS₂의 성장 방식을 결정한다 (see Lee et al., RSC Adv. (2017), PDF p.3–5).

작동 원리

1. 핵생성 앵커링. GO가 없을 경우, MoS₂는 서브마이크론 구형 입자로 자기응집하여 촉매 활성을 지닌 황화물 엣지 사이트가 매몰된다. GO의 산소 작용기 및 결함은 불균일 핵생성 사이트를 제공하여 MoS₂를 reduced-graphene-oxide-support 위에 얇은 시트 형태로 고정시킴으로써 노출된 엣지를 최대화한다.
2. GO 첨가량 반응. GO 첨가량이 2.5 → 5 → 10 mg으로 증가함에 따라, MoS₂는 부분적 구형 형태(200–500 nm 클러스터)에서 완전한 시트 분산 형태로 전이하며, 5 mg에서는 구형 입자가 전혀 관찰되지 않는다. 10 mg을 초과하면 MoS₂ 로딩 밀도가 감소하고 성능이 저하된다 (see Lee et al., RSC Adv. (2017), PDF p.3, Fig. 1).
3. 결함 특성. 라만 I_D/I_G 비는 단조롭게 증가하며 (MS-GO1→MS-GO4에 걸쳐 1.140 → 1.141 → 1.191 → 1.220), 핵생성 사이트 결함이 점진적으로 증가함을 나타낸다. A₁g 면외 모드는 MS-GO3/4에서 연화(softening)되는데, 이는 층수 감소 및 (002) 적층 감소에 기인한다 (see Lee et al., RSC Adv. (2017), PDF p.4–5, Figs. 3b, 4a–b).

이는 형태학적 채널에 해당하며, 전자적 heterolayer-vdW-electronic-transition 및 rGO의 구조적 전도성 스캐폴드 역할과 함께 (그러나 이들과는 구별되어) 작동함으로써, MoS₂-rGO-hybrid의 세 가지 시너지 효과를 구현한다.