ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДНЫХ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ WS₂ И MXENE И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ

В данной работе рассмотрена проблема синтеза гибридной наноструктуры на основе WS₂@MXene
и комплексного исследования ее структурных свойств. Материал WS₂@MXene получен двухэтапным методом. Сначала фаза Ti₃ALC₂ MAX была обработана фтористоводородной кислотой с получением слоистого материала Ti3C2 MXene, затем гидротермальным методом были синтезированы наноструктуры WS₂ и два компонента были объединены ультразвуковым перемешиванием. Образцы, полученные в результате синтеза, были изучены с помощью методов дифракции рентгеновских лучей, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Данные дифракции рентгеновских лучей подтвердили увеличение гексагональной структуры фазы WS₂ и межслойного пространства MXene. На изображениях морфологии были четко видны лепестки WS₂, встроенные в листочки MXene, а результаты исследования химической связи уточнили необходимый элементный состав гибрида. Синтезированный материал имеет иерархическую структуру, состоящую из сложных нанотрубок и нанопроволок. Такая структура обеспечивает высокую удельную площадь поверхности, эффективный перенос электронов и увеличение количества активных каталитических сред. Гибрид WS₂@MXene является многообещающим материалом для систем хранения энергии, реакций водородной эволюции и датчиков обнаружения газа.

1. Chen H. et al. The Recent Progress of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Their Phase Transition. Cryst., 12 (10), 1381 (2022).

2. Joseph S. et al. A review of the synthesis, properties, and applications of 2D transition metal dichalcogenides and their heterostructures. Mater. Chem. Phys., 297, 127332 (2023).

3. Wilson J.A., Yoffe A.D. The transition metal dichalcogenides discussion and interpretation of the observed optical, electrical and structural properties. Adv. Phys., 18 (73), 193–335 (1969).

4. Cheng K. et al. Research Progress on Ammonia Sensors Based on Ti 3 C 2 T x MXene at Room Temperature: A Review. Sensors. P. 4465 (2024).

5. Zhang A. et al. MXene-Based Nanocomposites for Energy Conversion and Storage Applications. Chem., 26 (29), 6342–6359 (2020).

6. Tekalgne M.A. et al. MXene Hybrid Nanosheet of WS2/Ti3C2 for Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction. ACS Omega. American Chemical Society, 8 (44), 41802–41808 (2023).

7. Sardana S. et al. WS2 nanosheets decorated multi-layered MXene based chemiresistive sensor for efficient detection and discrimination of NH3 and NO2. Sensors Actuators B Chem., 394, 134352 (2023).

8. Somveer et al. Enhanced structural, morphological and optical properties of WS2 nanorods synthesized via hydrothermal methodology. Mater. Sci. Eng. B., 313 (2025).

9. Nayak A.K. et al. Facile Synthesis of N-Doped WS2 Nanosheets as an Efficient and Stable Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction in Acidic Media. Catal.,10 (11), 1238 (2020).

10. Huang F., Jian J.K., Wu R. Few-layer thick WS2 nanosheets produced by intercalation/exfoliation route. J. Mater. Sci., 51 (22), 10160–10165 (2016).

11. Iqbal M.A. et al. Ti3C2-MXene/Bismuth Ferrite Nanohybrids for Efficient Degradation of Organic Dyes and Colorless Pollutants. ACS Omega. American Chemical Society, 4 (24), 20530–20539 (2019).

12. Adomaviciute-Grabusove S. et al. Monitoring Ti3C2Tx MXene Degradation Pathways Using Raman Spectroscopy. ACS Nano. American Chemical Society, 18 (20), 13184–13195 (2024).

13. Yang W. et al. Covalently Sandwiching MXene by Conjugated Microporous Polymers with Excellent Stability for Supercapacitors. Small Methods. John Wiley and Sons Inc, 4 (10) (2020)

14. Villamayor M.M.S. et al. Wafer-sized WS 2 monolayer deposition by sputtering. Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 14 (17), 6331–6338 (2022).

15. Rozmysłowska-Wojciechowska A. et al. Influence of modification of Ti 3 C 2 MXene with ceramic oxide and noble metal nanoparticles on its antimicrobial properties and ecotoxicity towards selected algae and higher plants (2019).