空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的制备及太阳光下降解四环素的研究

采用水热法制备绣球状ZnO纳米微球,再以其为晶核,通过原位生长及氨的渗入腐蚀成功制备了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结光催化材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET及UV-VIS对样品的形貌、组织结构、成分、比表面积及光吸收等性能进行了表征。探讨了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的形成机制,研究了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料催化降解机理及四环素的降解过程。结果表明:尺寸均一、比面积大的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料不仅能实现宽窄带隙材料的有效杂化,促进材料对太阳光中可见光的利用,还能使光生电子及空穴分别转移至ZnO CB和MoS_(2)VB中,有效地分离了光生电子空穴,光催化性能最佳。在太阳光模拟器的照射下反应2 h之后,8 h合成的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料对四环素的降解效果最好,降解率高达91%。

玫瑰花状MoS_(2)对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能研究

利用水热法合成玫瑰花状MoS_(2),研究其对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能。结果表明,成功制备了具有光催化性能与吸附性能的玫瑰花状MoS_(2);在pH=7、MoS_(2)用量为25 mg、吸附时间为30 min条件下,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的最大吸附容量达110.93 mg·g^(-1);在300 W氙灯下照射30 min时,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的降解效率为81.99%;而通过光催化降解-吸附的协同作用,在40 min时丁基黄原酸钾去除率达99.89%;经过5次循环后,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的协同去除率仍大于95%。此研究为MoS_(2)在含黄药废水处理方面开辟一种新方法。

纳米MoS_(2)固体薄膜制备及在钢领上的应用研究

为了减小纺织机械及器材专件的摩擦磨损,对比分析普通MoS_(2)油和脂与纳米MoS_(2)固体薄膜的润滑机理和特性,提出一种在钢领上采用真空化学气相沉积法合成纳米MoS_(2)固体薄膜的制备工艺;通过X射线衍射谱图和原子力显微镜,分析纳米MoS_(2)固体薄膜的组织结构及表面形貌,并对纳米MoS_(2)钢领进行镀铬镀氟渗杂复合膜处理。通过对比纳米MoS_(2)固体薄膜钢领与普通钢领纺纱质量,指出:纳米MoS_(2)固体薄膜具有优异的润滑性能,可以代替普通润滑油,达到纺织设备及器材专件少用油、不用油及无油自润滑的目的;纳米MoS_(2)的制备方法是制约其应用和发展的瓶颈;镀铬镀氟渗杂复合膜纳米MoS_(2)钢领在潮湿环境中不易生锈,较普通钢领的成纱质量好,值车工劳动强度小,钢领使用寿命延长。

Rh-MoS_(2)/泡沫镍电催化还原对氟苯酚

采用电沉积法制备了MoS_(2)/泡沫镍电极,在此基础上,通过原子掺杂的方式制备了Rh-MoS_(2)/泡沫镍复合电极,运用多种手段表征了电极的结构、形貌和电化学性能,比较了掺杂Rh前后MoS_(2)/泡沫镍电极对对氟苯酚(4-FP)的催化还原效果,探讨了4-FP的降解机理。表征结果显示:Rh的掺杂促进了2H相MoS_(2)转变为1T相MoS_(2),改善了MoS_(2)的催化性能;在0.05 mol/L的Na_(2)SO_(4)溶液中,当电流密度为10 mA/cm^(2)时,Rh-MoS_(2)/泡沫镍的过电位和Tafel斜率分别为190.3 mV和70 mV/dec,远低于MoS_(2)/泡沫镍。实验结果表明:在工作电位-1.3 V、初始pH 3.3、温度293 K的条件下,电解180 min后,Rh-MoS_(2)/泡沫镍复合电极对4-FP的去除率为96%;Rh-MoS_(2)/泡沫镍复合电极催化还原4-FP的主要活性物种为e-和活性氢(H*);经过5次循环实验,Rh-MoS_(2)/泡沫镍复合电极对4-FP的去除率由96%降低至88%,表现出良好的稳定性。

MoS_(2)单晶薄膜的制备及生长机制研究

通过研究二维MoS_(2)薄膜的制备工艺参数以及生长规律,为过渡金属硫化物薄膜的制备工艺提供技术经验。采用化学气相沉积法,以MoO3和S粉为前驱体,通过调控载气流速、保温时间和MoO_(3)的质量,制备一系列MoS_(2)薄膜。利用光学显微镜、拉曼光谱仪、光致发光光谱仪、原子力显微镜等测试设备对MoS_(2)薄膜的层数和结构进行表征;分析了工艺参数对MoS_(2)薄膜的影响,探索了中心成核的生长机制。结果表明,在载气流速为110 mL/min、保温时间为10 min、MoO_(3)的质量为2.5 mg的条件下,得到的MoS_(2)薄膜最优。同一衬底上存在不同厚度的连续的MoS_(2)薄膜。通过控制前驱体的比例和适当的工艺参数可以制备长度为100μm甚至更大尺寸的单层MoS_(2)薄膜。

退火对不同金属薄膜上的BN/MoS_(2)异质结构形貌、结构和电性能的影响

以过渡金属硫化物、氮化硼等二维层状材料为基础,研究了一种简单可靠的集成电路制造方法。在这项工作中,采用射频磁控溅射在室温下逐层制备了M/BN/MoS_(2)(M=Al、Ti、Mo和Ag)纳米薄膜,其中BN/MoS_(2)为未发生化学反应的异质结构,然后在500℃进行退火。结果表明:所制备的金属(Al、Ti、Mo和Ag)、BN和MoS_(2)薄膜均匀连续,特别是BN/MoS_(2)异质结构界面清晰、结合紧密。退火后,顶层MoS_(2)薄膜颗粒大小、粗糙度和结晶性显著提高,且杂质减少甚至消失,其中Ag/BN膜基底上MoS_(2)薄膜结晶性最好,且出现了较大的片层状形态。电性能测试显示金属/BN和BN/MoS_(2)异质结构界面的肖特基势垒使得样品的I-V特性曲线呈明显的非线性。Ti基由于退火后氧化,电阻率最大,Mo基功函数最大,电阻率其次,Ag基功函数相对较低所以电阻率较低,而Al则由于低的功函数、结构匹配及载流子浓度等因素导致其电阻率最低。

基于玫瑰花状MoS_(2)@Au复合材料的SERS效应研究

本文通过水热法合成了玫瑰花状的MoS_(2)纳米粒子(NPs),结合氧化还原法制备了MoS_(2)@Au复合材料(NCs),并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪分别对MoS_(2)和MoS_(2)@Au复合材料进行表征。以罗丹明6G(R6G)作为探针分子,对MoS_(2)和MoS_(2)@Au两种材料的SERS性能进行研究。SERS结果表明在532 nm激光线的激发下,相比于MoS_(2)对R6G分子的检测极限为5×10^(-6)M,MoS_(2)@Au复合材料的检测极限高达5×10^(-9)M,明显提高了3个数量级,这得益于Au纳米粒子的电磁场增强与基底-分子间电荷转移增强的协同作用。并计算得到基底的SERS信号相对标准偏差(RSD)值为12.2%,表明MoS_(2)@Au基底的SERS信号具有较好的均匀性。

齿轮钢电沉积Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层及性能研究

采用电沉积工艺在制造齿轮常用的40Cr钢表面制备掺杂MoS_(2)颗粒的Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层,并研究MoS_(2)颗粒对复合镀层表面形貌、晶相结构、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Ni-W/MoS_(2)自润滑复合镀层完整覆盖40Cr钢表面,主要成分为Ni、W、Mo和S元素,存在4个Ni的衍射峰并且都呈现(220)晶面择优取向。镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度变化导致镀层的晶粒形态及致密性显现出差异,MoS_(2)颗粒含量呈现先升高后降低趋势,造成显微硬度先增大后减小,耐磨性能先改善后变差。当镀液中MoS_(2)颗粒质量浓度为5 g/L,Ni-W/MoS_(2)复合镀层中MoS_(2)颗粒含量达到4.17%,形成条状与乳突状不同形态的晶粒,结合更紧密,其硬度达到607.5 HV,表面磨痕宽度仅为420μm,表现出良好的耐磨性能,能起到较理想的减摩作用,从而显著提高40Cr钢的耐磨性能。

95%Ar+5%H_(2)气氛中退火对M/MoS_(2)(M=Ti、Al、Mo和Ag)薄膜形貌、结构和电学性能的影响

采用射频(RF)磁控溅射在硅基片上连续逐层沉积制备了M/MoS_(2)(M=Ti、Al、Mo和Ag)纳米薄膜,随后对其在95%Ar+5%H_(2)混合气氛中进行了500℃的退火处理。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和两探针等研究了退火处理及不同金属膜基底对MoS_(2)薄膜表面形貌、结构和金半接触电性能的影响。结果表明:所制备的纳米膜均匀且连续,界面紧密且清洁;95%Ar+5%H_(2)混合气氛中退火处理能强烈影响顶部MoS_(2)层的形貌并可有效去除MoS_(2)中的杂质氧,改善其结晶性、稳定性和结构完整性;拉曼光谱结果显示在4种金属基底上的MoS_(2)薄膜均为块状结构,其中Ag和Mo基底上的MoS_(2)薄膜结晶性相对较好,Ag基底上MoS_(2)薄膜出现了呈片层与颗粒的混合形态;对比实验数据和综合性能得出Mo作为MoS_(2)的组成元素,与MoS_(2)金半接触电阻最低更适合作为MoS_(2)基电子器件的电极材料。

MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结的制备及其光致发光性能研究

二硫化钼(MoS_(2))是一种典型的二维材料,因其具备高电子迁移率、可调的带隙和高光吸收度等优异性能被广泛应用于光电子领域.二维硒化铋(Bi_(2)Se_(3))拥有随层数变化的特殊表面态.单层MoS_(2)和多层及少层Bi_(2)Se_(3)薄膜构筑成异质结构时,其光致发光性质可能发生显著改变.该文利用气相沉积法成功制备了单层MoS_(2)单晶和5层及较厚的Bi_(2)Se_(3)薄膜,并通过转移法成功构筑了基于5层及较厚的Bi_(2)Se_(3)薄膜的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)垂直异质结.在此基础上,结合拉曼、光致发光(PL)测试技术,对两种异质结中的激子发光、界面间相互作用和电荷转移进行了研究,发现基于5层Bi_(2)Se_(3)的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结具有PL显著增强现象,而基于较厚的Bi_(2)Se_(3)的MoS_(2)/Bi_(2)Se_(3)异质结的PL却明显减弱.研究结果表明二维Bi_(2)Se_(3)随层数可变的表面态对MoS_(2)的光学性能具有显著的调制效应.

MoS_(2)/MoO_(2)共形异质结构的制备、表征及其生长机理

作为典型的二维层状半导体材料,MoS_(2)及其异质结构在后摩尔时代的电子学和光电子学领域具有广阔的应用前景。以MoO3为前驱体,利用化学气相沉积法(CVD)先制备了MoO_(2)纳米片,随后使用硫蒸气对其进行硫化合成了含2~4层MoS_(2)的MoS_(2)/MoO_(2)的共形异质结构。通过X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱对MoS_(2)/MoO_(2)共形异质结构进行表征,确定了MoS_(2)的层数随硫化时间的变化关系,即随着硫化时间的延长,MoS_(2)层数逐渐增加。利用原子力显微镜(AFM)对异质结构的厚度表征结果发现,硫化后纳米片厚度有所减薄,并且随着硫化时间的增加,MoO_(2)纳米片硫化前后的厚度差呈现出反常的先下降后上升的趋势。最后通过高分辨环形暗场扫描透射电子显微镜(ADF-STEM)对MoS_(2)/MoO_(2)共形异质结构截面进行表征,并揭示了硫化机理。

45钢电沉积Co-W-P/MoS_(2)复合镀层的耐磨性能研究

为提高Co基镀层的耐磨性能拓宽其应用范围,通过电沉积将具有自润滑减摩特性的MoS_(2)颗粒引入Co-W-P镀层。研究了MoS_(2)颗粒质量浓度对Co-W-P/MoS_(2)复合镀层的表面形貌、物相结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:MoS_(2)颗粒质量浓度为5 g/L时制备的复合镀层表面结构致密,晶粒形态为胞状晶粒,表面存在细长条晶粒,物相为fccCo、hcp-Co和Co_(3)W相,硬度为594.6HV,且耐磨性能较好,稳定摩擦因数为0.32。MoS_(2)颗粒参与共沉积导致复合镀层趋向瞬时成核,进入Co晶格间隙引起晶格畸变,利于晶粒细化,增大复合镀层的硬度。嵌埋在复合镀层中的MoS_(2)颗粒在摩擦过程中易分层断裂,转移到摩擦副接触面形成固体润滑膜起减摩作用,增强复合镀层的耐磨性能。

ZrO_2陶瓷表面化学镀镍沉积机理分析

根据ZrO2陶瓷的化学特性,提出了ZrO2陶瓷表面化学镀镍的特殊前处理过程,分析了其化学反应机理。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射、电子能谱分析(EDS)等方法,对施镀不同时间的镀层的形貌、组成和微观结构进行了分析。结果表明:ZrO2陶瓷表面化学镀镍的沉积过程包括八个阶段,各阶段之间没有严格的界限,在同一时刻基体表面不同的位置化学镀镍可能处于不同的阶段;在化学镀镍的初始阶段镀层是由晶态、微晶构成的。

Sb_2S_3对枝状TiO_2阵列的修饰及其在杂化太阳电池中的应用

为了提供多条电子传输通道,增加窄禁带半导体和有机半导体的负载量,采用一步水热法,在FTO基底上制备了由纳米管和纳米线组装而成的枝状TiO_2;通过化学浴沉积法,在枝状TiO_2上成功地制备了窄禁带半导体Sb_2S_3;利用SEM,XRD,紫外-可见吸收光谱,瞬态光电流,稳态荧光光谱及J-V曲线等手段,对样品形貌、晶型、吸光性能和光电性能进行了表征和测试,探究Sb_2S_3沉积时间对电池效率的影响。结果表明:稀疏的枝状TiO_2阵列垂直于FTO导电玻璃生长,为电荷传输提供了有利条件;Sb_2S_3的加入,加强了电极材料对可见光的吸收,提高了光电流强度及荧光猝灭强度,有利于光生载流子的产生和转移;由枝状TiO_2/Sb_2S_3(3h)/P3HT/PEDOT∶PSS/Au构成的杂化太阳电池的能量转换效率达到了1.10%,是未沉积Sb_2S_3的杂化太阳电池能量转换效率的10倍。在多级结构TiO_2上沉积Sb_2S_3,有利于提高电极材料对可见光的吸收,加强光生载流子的传输能力,拓宽光谱响应范围,提高光电性能,对于解决单纯TiO_2电极吸收强度较弱和光谱响应范围较窄等问题具有重要意义。

一步水热法制备高效析氧3D花球阵列Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极

以四水合钼酸铵、六水合硝酸钴和硫脲为原料,采用一步水热法在钛网(TM)上原位构筑了不同阵列结构Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极。通过改变原料中钴、钼、硫的物质的量之比来调控Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM电极的结构。采用SEM、XRD和XPS对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM进行物相分析和形貌表征,并在1 mol/L KOH电解液中对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM的电催化析氧性能进行了研究。结果表明,钴、钼、硫的物质的量之比为10∶14∶600时,制备的Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM为3D花瓣状阵列结构,且在10 m A/cm^(2)电流密度下过电势为271 m V,塔菲尔斜率为88.5 m V/dec,具有良好的析氧稳定性和耐久性,展现了优异的电化学性能。

锥状TiO_2纳米带制备及光电性质研究

采用化学气相沉积法,利用金属钛片为钛源,在金属Pd颗粒的催化下原位生长了锥状TiO2纳米带。扫描电镜（SEM）、XRD和透射电镜（TEM）表征结果表明所制备的锥状TiO2纳米带长度为数十微米,接近基底的底端宽度为1-4μm,顶端形成几十纳米的尖端;此纳米带晶型为金红石结构;锥状TiO2纳米带生长方向是长度方向为[110],横向是[001]方向。对比实验验证了金属Pd颗粒对锥状TiO2纳米带的生长初期起着重要的作用。笔者认为纳米带生长的初期由VLS生长机制决定,而固态Ti原子的扩散对锥状纳米带的形成起着重要的作用。单根TiO2纳米带不同位置的微区拉曼谱均有442cm^-1、604cm^-1两个响应带,分别对应着TiO2金红石相Eg和A1g的拉曼活跃模式。表面光电压谱的研究发现锥状TiO2纳米带具有良好的光电特性,在光催化、光电器件等领域具有潜在应用前景。

“雪龙2”号长柱状取样器的极地应用

中国南北极科考为极地生态、气候等学科发展提供了丰富的数据资源,其中海底沉积物取样是历次科考所涵盖的内容之一。在国际上,箱式、蚌式和多管采泥器作为常规的表层沉积物取样设备。在我国,应注意到在长柱状沉积物取样设备上和国外存在很大差距,增强沉积物取样能力为时下迫切需要解决的难点之一。早期服役的"雪龙"号极地科考船不具备搭载长柱状取样器的能力,采用的为总长度小于8m的普通重力取样器来进行柱状沉积物取样作业,所获取的沉积物岩心样品长度较短,一般在4~6 m。从2019年7月11日始,"雪龙2"号正式交付自然资源部并加入我国极地考察序列。"雪龙2"号配备达到国际主流水平的总长度22 m的长柱状重力活塞取样器。该取样器分别在南北极进行了首次应用,成功获取了长度超过18 m的高质量长柱状沉积物样品,取心率超过80%,极大增强了我国在极地考察过程中采集高质量长柱状沉积物样品的能力。

镁合金表面二维MoS_(2)薄膜的制备及其耐蚀性能研究

目的提高镁合金的耐蚀性能。方法借助曲拉通X-100(电泳级)将MoS_(2)粉末充分分散到去离子水中作为电泳溶液,采用电泳沉积法在镁合金表面制备二维MoS_(2)薄膜,试验主要探究不同电泳沉积时间对薄膜耐蚀性能的影响。通过动态电位极化曲线测试和亲疏水性能测试,分别评价二维MoS_(2)薄膜的耐蚀性能和润湿性,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对二维MoS_(2)薄膜的微观形貌和物相结构进行表征,分别分析电泳沉积时间为30、60、90、120 s时薄膜的微观形貌及其对镁合金的防护作用。结果当电泳沉积时间为60 s时,MoS_(2)薄膜最为完整且致密,随着沉积时间的增加,薄膜厚度增加,但出现明显裂纹。当电泳沉积时间为60 s时,样品的腐蚀电位最正,为–0.99 V;腐蚀电流密度最小,为9.78×10^(-6)A·cm^(-2)。相对于镁合金基体,电泳沉积后样品的腐蚀电位正移了0.46 V,腐蚀电流密度减小了93%。电泳后金属的静态接触角增大,最高达到86.34°。结论在镁合金表面制备二维MoS_(2)薄膜可有效提高镁合金耐蚀性能,且电泳沉积时间为60 s时薄膜腐蚀电位最正、腐蚀电流密度最小,此时耐蚀性能最佳。

MoS_(2)增强P-C_(3)N_(4)降解含油污水的性能研究

利用光照沉积法将MoS_(2)原位沉积到表面,制备一系列不同MoS_(2)含量的MoS_(2)/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂。利用XRD、IR、TEM和PL等分析了MoS_(2)/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂的结构,表征了MoS_(2)/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂在可见光下降解含油污水的性能。结果表明,MoS_(2)的原位沉积不仅可以为光催化反应提供更多的活性位点,还可以有效抑制光生载流子的复合。MoS_(2)/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂在可见光下表现出较好的光催化性能。当MoS_(2)的负载量(w)为6%和光催化剂用量为100 mg时,经过100 min可以将初始COD值为160 mg/L含油污水的COD值降低94%,相应的表观一级反应速率常数达到0.0279 min^(-1),是P-C_(3)N_(4)的3.1倍。

一种独特玫瑰花形貌N掺杂的CNTs/MoS_(2)材料的制备及电化学性能探究

用简单的水热反应合成一种形貌独特的玫瑰花状的N-CNTs/MoS_(2)纳米复合材料。通过一系列的表征手段和化学工作站分析该材料的组成和结构并得出其电化学性能。结果表明:该材料作为电极材料时,在电流密度为1 A/g时,比电容为642F/g;在电流密度为10A/g时,比电容为280 F/g,且在5 000次循环之后比电容仍能保持在85.8%,而MoS_(2)材料在同等条件下仅有56.2%的电容保持率,因此NCNTs/MoS_(2)纳米复合材料具有优良的电化学性能。