Magnetically separable and recyclable photocatalyst MoS2-SrFe12O19 with p-n heterojunction: Fabrication,characterization, and photocatalytic mechanism

A novel magnetic photocatalyst MoS₂-SrFe₁₂O₁₉ was successfully synthesized via a facile and reliable hydrothermal method. Flower-shaped nanospheres MoS₂ was compactly decorated with hexagon nanoplate SrFe₁₂O₁₉, which formed a new p-n heterojunction. The superiority of this heterojunction structure has validated by characterizations and spectroscopic technique. Importantly, the MoS₂-SrFe₁₂O₁₉ composite presents remarkable photocatalytic activity for the degradation of organic dyes (RhB and MB), far exceeding those for the pure MoS₂ and SrFe₁₂O₁₉. In particular, the degradation rate of RhB reached to 96.5% after only 120 min photocatalytic reaction for the composite MoS₂-SrFe₁₂O₁₉ (10 wt%). Based on the experiments and mechanism research, this magnetic photocatalyst can facilitate the separation of photogenerated electron-hole pairs, inhibit the recombination and prolong lifespan of charge. It is attributed to its unique composite structure and intimate interfacial contact, which can obtain a higher light utilization and electron transit path. In addition, MoS₂-SrFe₁₂O₁₉ can be rapidly separated (5–10 seconds) and recycled under an external magnetic field, which verifies the satisfactory magnetism and reusability of the composite (Ms = 10.1 emu g^–1, Mr = 3.5 emu g^–1, Hci = 1407.7 Oe). Overall, this work provides a new insight for the recyclable photocatalytic systems with multi-functionalities.     

多酸基硫化态催化剂的加氢脱硫和电解水析氢应用

油品加氢脱硫(HDS)和电解水析氢(HER)是解决目前石油引起的能源环境问题的有效途径,开发高效且低成本的非贵金属催化材料是实现工业化的关键步骤。由于硫化态过渡金属具有高价态、独特的晶体结构和热稳定性,目前已证明MoS₂和WS₂是同时实现HDS和HER的理想材料。多酸作为一种由多种过渡金属和氧原子组成的结构明确的无机纳米簇,是制备过渡金属硫化态材料的合适前体。近年来,多酸制备硫化态催化剂成为绿色化学的研究热点。本文综述了基于多酸的硫化态催化剂在HDS和HER领域的研究进展,介绍了两类过程的工作原理和相互关联,总结并讨论了基于多酸的硫化态催化剂的催化机理、结构优势和存在问题,并对其应用前景进行了展望。     

Ag/MoS2复合纳米材料对香精分子的SERS效应

采用正丁基锂插层法在室温下制备了MoS2纳米片悬浊液;同时,在酒石酸和抗坏血酸的还原作用下,由硝酸银溶液制备了Ag纳米粒子分散液.将两种液体按一定比例混合,再放置过夜后就可制得Ag/MoS2复合纳米材料.以邻氨基苯甲酸甲酯香精分子为标记物,在波长为785 nm的激光激发下,对该复合材料的表面增强拉曼散射(SERS)光谱性能进行了测试,结果表明,该材料对香精分子具有很高的SERS效应.     

单个MoS2纳米片氢析出催化特性研究

MoS₂作为高效的电催化氢析出(HER)催化剂已有大量文献报道. 实验和DFT计算结果都表明MoS₂的高氢析出活性来源于边缘,而其基面是催化惰性的。为了进一步验证此结论,本文利用巯基羧酸在恒电位下自组装单层修饰的纳/微米电极固定不同尺寸的单个纳米片状,对MoS₂氢析出催化活性与其尺寸的关系进行研究,发现纳米片状MoS₂具有较高的催化活性,同时较小尺寸的MoS₂氢析出活性更高,说明MoS₂的边缘的增多对其催化活性有巨大提升,即证明了边缘部分具有更高的氢析出催化活性.     

纳米尺寸二硫化钼的制备与应用研究进展

二硫化钼(MoS₂)作为一种与石墨烯具有类似结构的材料, 近些年来受到了科学家们的越来越多的关注. 它凭借自身的层状结构, 独特的电子学、电化学性质, 大的比表面积以及表面改性的潜能, 在许多领域都有着广泛的应用. 本文简单论述了目前纳米尺寸MoS₂的制备方法, 包括微机械剥离、液相剥离、嵌锂法、水热反应、气相沉积以及热分解法等, 并对这些方法在制备纳米MoS₂中具备的优点和存在的不足作了简单点评. 另外, 介绍了纳米MoS₂在光电子器件、催化、传感、能量存储与转化等领域的应用研究进展, 并着重介绍了其在电化学和生物传感分析方面的应用研究现状, 并对未来纳米MoS₂的重点研究方向作出了展望. 从目前的研究来看, 纳米MoS₂在器件、能量存储和传感分析等应用方面存在着巨大的潜质, 有望成为一种继石墨烯之后性能十分优良的多功能材料.     

Y,Zr,Nb掺杂对单层MoS2电子结构的影响

本文基于第一性原理的方法研究了Y、Zr、Nb在Mo位掺杂单层MoS2的能带结构和态密度.研究发现:Y、Zr、Nb三种杂质在Mo位掺杂使杂质原子附近的键长发生畸变,畸变最大的是Y掺杂体系;Y、Zr、Nb的掺杂改变了单层MoS2能能带结构,使掺杂体系向导体转变;对于Y、Zr、Nb共掺杂体系,Y、Zr共掺杂增强了单层MoS2导电性能;Y、Nb共掺杂单层MoS2的费米能级穿过杂质能级,此处的能级处于半满状态,容易成为电子的俘获中心;Zr、Nb共掺杂体系的禁带中出现了多条杂质能级,同时导带能量上移;Y、Zr、Nb共掺杂可以很大程度改变单层MoS2材料的电子结构.     

二硫化钼/石墨烯异质结的界面结合作用及其对带边电位影响的理论研究

采用基于色散修正的平面波超软赝势方法研究了二硫化钼/石墨烯异质结的界面结合作用及其对电荷分布和带边电位的影响.研究表明二硫化钼与石墨烯之间可以形成范德瓦耳斯力结合的稳定堆叠结构.通过能带结构计算,发现二硫化钼与石墨烯的耦合导致二硫化钼成为n型半导体,石墨烯转变成小带隙的p型体系.并通过电子密度差分图证实了界面内二硫化钼附近聚集负电荷,石墨烯附近聚集正电荷,界面内形成的内建电场可以抑制光生电子-空穴对的复合.石墨烯的引入可以调制二硫化钼的能带,使其导带底上移至-0.31 eV,提高了光生电子还原能力,有利于光催化还原反应.     

2-μm mode-locked nanosecond fiber laser based on MoS_2 saturable absorber

We demonstrated a 2-μm passively mode-locked nanosecond fiber laser based on a MoS_2 saturable absorber(SA).Owing to the effect of nonlinear absorption in the MoS_2 SA, the pulse width decreased from 64.7 to 13.8 ns with increasing pump power from 1.10 to 1.45 W. The use of a narrow-bandwidth fiber Bragg grating resulted in a central wavelength and 3-dB spectral bandwidth of 2010.16 and 0.15 nm, respectively. Experimental results show that MoS_2 is a promising material for a 2-μm mode-locked fiber laser.