열역학적 예측 합성

엘링엄 도표 + 다중 삼원계 상다이어그램 (FactSage; FACT-pure-substances + FTlite 데이터베이스) + 나노 표면 에너지 ΔG° 보정을 통한 실험 전 재료 및 공정 설계. 처리 윈도우와 재료 조성은 합성 시도 이전에 열역학으로부터 도출된다 (see Nam et al., Adv. Mater. (2017)).

Mo–S–C–O 계에의 적용

네 가지 삼원계 단면이 처리 공간을 공동으로 제한한다 (see Nam et al., Adv. Mater. (2017), Fig. 1c-1 through 1c-4):

• Mo–S–C — MoS₂ 우세 영역은 C 몰 분율 > 0.15을 요구한다.
• Mo–S–O — O 몰 분율 < 0.45을 요구한다.
• Mo–C–O — "우세 상 없음."
• 유사 삼원계 MoS₂–C–O — 제약 집합을 완결한다.

최적 조성은 0.075Mo–0.302S–0.623C (= DMF 중 ATTM 1.4 g + PAN 0.7855 g)이다.

구별되는 특성

엘링엄 도표 기반 야금학적 프레임워크(Fe/Fe-산화물 벌크 제련에 대해 확립된)를 크기 의존적 표면 에너지 보정항(nanoscale-Boudouard-selective-oxidation에서 사용된 +305.08 kJ mol⁻¹ ΔG° 이동)을 추가함으로써 나노섬유 복합체로 일반화한다. 매개변수는 먼저 계산된 후 실험적으로 검증되며, 결과로부터 역산되지 않는다. 순수한 경험적 최적화와는 구별되며, 열역학 우선 설계를 사용하지 않는 solution-thermolysis-c-domain-MoS₂ (paper_061)의 동역학적 상 경쟁과도 구별된다.

다형체 제어로의 확장 (paper_139)

paper_139는 삼원계 도표 프레임워크를 구조 (위의 Mo–S–C–O 단면)에서 MoS₂–CO–CO₂ 도표로 확장하며, 이는 800 °C / 1 atm에서 CO:CO₂ 비율의 함수로서 **다형체 (1T 분율)**를 도시한다; V_S 농도가 명시적으로 설계된 변수가 된다. CO 안전 윈도우 (25–60%)와 부산물 제약 조건 (ΔG°_f 값)이 설계 입력값이다 (see Nam et al., Nano Lett. (2019), Fig. 1b–c). 이 윈도우는 anion-extraction-TMD-polymorph-conversion을 실험 전에 예측한다.

연관 관계

• nanoscale-Boudouard-selective-oxidation (paper_077)을 가능하게 하는 윈도우를 설계한다.
• anion-extraction-TMD-polymorph-conversion (paper_139)에 대한 CO/CO₂ 안전 윈도우를 예측한다.
• 기존 방법-메커니즘 항목들과 방법론적 프레임워크가 유사하다 (e.g. Bragg-coherent-diffraction-imaging, single-particle-EELS-tomography).