二硫化钼量子点及二硫化钼量子点/石墨烯复合材料的制备和应用

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouli1017
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二硫化钼(MoS2)是一种类石墨烯结构的过渡金属硫族化合物(Transition metal dichalcogenides,TMDs)。MoS2尺寸小于10 nm时称为量子点(MoS2 QDs)。由于量子限域效应及表面效应,MoS2 QDs表现出独特的光电性能和催化性能。石墨烯(rGO)是比表面积大、催化活性位点多的二维纳米材料,在光电、生物医学和环境等领域有广泛应用。目前,发展高效简便的MoS2 QDs及其与石墨烯复合材料制备方法是纳米材料研究领域的热点之一。本论文首次采用自下而上的光诱导氧化刻蚀-辅助水热法制备MoS2QDs,采用一锅溶剂热还原法制备MoS2 QDs与石墨烯复合材料,并将它们应用于光催化降解有机染料。具体研究内容和结果如下:1.以钼酸钠和L-半胱氨酸为前驱体,分别采用水热法和光诱导氧化刻蚀-辅助水热法制备MoS2纳米材料。形貌和发光性能表征结果显示,水热反应时间由4 h增加至36 h,制备的MoS2由点片杂交结构逐渐变成类球形结构的MoS2QDs(平均尺寸2.12 nm),最大发光量子产率为5.7%;用紫外光照射水热反应4 h制备的点片杂交MoS2,由于光诱导产生的自由基氧化刻蚀作用,光照5 h即可得到发光量子产率为9.2%的MoS2QDs(平均尺寸1.47 nm)。结果表明,光诱导氧化刻蚀-辅助水热法是制备MoS2 QDs的有效手段。2.研究了制备的MoS2纳米材料光催化降解有机染料的性能。结果发现,最优条件下光诱导氧化刻蚀-辅助水热法制备的MoS2QDs以及水热法制备的MoS2量子点和点片杂交结构MoS2对亚甲基蓝的光催化降解均属于一级反应动力学过程,动力学曲线斜率分别为0.0282 min-1、0.0182 min-1和0.0098 min-1,光照90 min亚甲基蓝的降解率分别为97%、85%和79%。结果提示,MoS2光催化降解有机染料的性能与其尺寸密切相关。3.以钼酸钠、L-半胱氨酸、N,N-二甲基乙酰胺和氧化石墨烯(GO)为原料,用一锅溶剂热还原法制备MoS2 QDs/rGO复合材料。SEM、TEM、AFM表征结果显示,平均尺寸约为1.18 nm的MoS2 QDs均匀负载在层状rGO表面,厚度约为2.9 nm。MoS2 QDs/rGO复合材料对亚甲基蓝和罗丹明B的降解率均达98%,一级反应动力学曲线斜率分别为0.0313 min-1和0.0236 min-1,表现出比MoS2 QDs更强的光催化性能,且复合材料可以多次反复使用。
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