rGO/MoS_(2)-CN的制备及可见光催化降解磺胺类抗生素的性能研究

以三聚氰胺为前驱体制备了石墨型氮化碳(MCN)材料,并通过超声辅助浸渍法,将MCN与还原氧化石墨烯(rGO)和二硫化钼(MoS_(2))纳米片复合,成功制备了rGO/MoS_(2)-CN三元复合材料.采用SEM、XRD、UV-vis和BET等多种手段对材料进行系统表征分析.以磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺异恶唑(SSX)和磺胺二甲嘧啶(SMZ)四种磺胺类抗生素为目标物,考察了rGO/MoS_(2)-CN在可见光条件下的催化活性.结果表明rGO/MoS_(2)-CN与MCN相比,对SDZ、SSX、SMX和SMZ的降解效率大幅提升,可见光照60 min,降解百分比分别提高51.22%、52.62%、38.47%和45.05%.rGO/MoS_(2)-CN比表面积的增加有利于电子的传输与分离,对可见光吸收利用能力也显著增强.此外,系统研究了催化剂用量、抗生素初始浓度、pH值变化、微塑料颗粒等对目标抗生素降解率的影响.通过活性物种捕获实验,明确了参与抗生素降解的主要活性物种,阐述了降解机理.rGO/MoS_(2)-CN材料的制备和应用有助于减轻水体抗生素残留给环境造成的危害.

MoS_(2)/rGO电磁屏蔽材料的可控制备及性能研究

随着电磁干扰(EMI)污染的问题日益凸显,亟待研制出具有高度适应性、高效能以及高性能的EMI屏蔽材料。借助水热法与热处理手段能够实现二硫化钼与还原氧化石墨烯(MoS_(2)/rGO)复合材料的制备。rGO片与在其表面原位生成的MoS_(2)纳米片共同构建三维(3D)多孔网络框架,有效防止了二者的堆积。同时,MoS2纳米片与rGO片的结合可以形成稳定的3D导电网络,能够有效提升电子的导电能力和载流子的迁移速率,从而进一步降低体系的传导损耗。此外,该复合材料优异的EMI屏蔽性能可归因于电磁波在材料内部的多次反射和散射。MoS_(2)纳米片与rGO片存在的缺陷位点及其构筑的丰富界面诱导了偶极子极化和界面极化现象,赋予体系优异的EMI屏蔽性能。在X波段范围(8.2~12.4 GHz)内,由于多重损耗机制的协同效应,在厚度为2.0 mm时,MoS_(2)/rGO复合材料的总屏蔽效能(SET)最高可达62.7 dB(平均SET为59.9 dB)。由此可见,MoS_(2)/rGO复合材料具备优异的EMI屏蔽效能,为其他过渡金属硫化物在EMI屏蔽领域的应用研究提供了理论支撑。

MoS_(2)/RGO复合材料的电化学性能和第一性原理研究

利用MoS_(2)高的理论储锂容量和石墨烯良好的导电性能,采用一步水热法成功制备出卷曲片层状的MoS_(2)/RGO复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Raman光谱等手段对其进行了结构、形貌、和成分的表征,并通过第一性原理计算了MoS_(2)和MoS_(2)/RGO模型的最稳定锂离子吸附位置、电荷密度、差分电荷密度、态密度和扩散能垒。实验结果表明,MoS_(2)/RGO复合材料在前70次充放电循环中,保持着800 mAh/g以上的高放电比容量,经过100次循环后,放电比容量为515.3 mAh/g,明显高于单一MoS_(2)(170.8 mAh/g),同时,该复合材料具有优于单一MoS_(2)的倍率性能,经过1000 mA/g的大电流密度循环后重新回到100 mA/g时,MoS_(2)/RGO复合材料仍保持在高的放电比容量(941.2 mAh/g)。第一性原理计算结果表明,在石墨烯的作用下,MoS_(2)层的Mo原子附近的电荷呈减少趋势,MoS_(2)/RGO整体态密度增强,使价带中的电子更容易跃迁到导带,同时,MoS_(2)/RGO较单一MoS_(2)低的扩散能垒(0.25 eV)使锂离子更容易扩散,这解释了在石墨烯的作用下,MoS_(2)/RGO复合材料拥有优于单一MoS_(2)的电化学性能。

MoS_(2)/rGO复合材料的制备及其吸波性能

过渡金属硫化物中MoS_(2)因其独特的能带结构和优异的物理化学性能,具有较大的微波吸收潜力.本文以钼酸钠(Na_(2)MoO_(4)·2H_(2)O)为原料,利用水热法制备了一种花球状MoS_(2),之后通过自组装法与还原氧化石墨烯(rGO)合成了不同质量比的MoS_(2)/rGO二元复合材料.随着rGO的加入,复合材料的电导损耗随之增加,而介电常数较小的MoS_(2)具有良好的阻抗匹配.因此,MoS_(2)/rGO复合材料集二者的优势于一身,实现了理想的宽频电磁波吸收.当MoS_(2)与rGO的复合质量比达到4∶1时,材料具有最佳的吸波性能.当匹配厚度为2.2 mm,频率为13.04 GHz时,最低反射损耗值为-40.23 dB,其有效吸收带宽在厚度为2.0 mm时,可达4.8 GHz(10.4~15.2 GHz).

基于自支撑的MoS_(2)-RGO-MoS_(2)复合薄膜的悬浮型宽谱光电探测器研究

宽谱光电探测器旨在获取目标发射或反射的紫外、可见光、红外等各个波段的电磁波信息,用以在各种环境下准确地识别和分析目标,在成像、医学诊断、遥感、夜视、环境监测、人工智能等领域有广泛应用。本文将MoS_(2)的高效宽谱光吸收特性与RGO的高效输运特性相结合,设计并制备了悬浮型MoS_(2)-RGO-MoS_(2)光电探测器。MoS_(2)-RGO-MoS_(2)的独特结构,既能利用上表面的MoS_(2)吸收入射光,又能利用下表面的MoS_(2)吸收透射光,实现了两次光吸收,提高了探测器的响应率。MoS_(2)-RGO-MoS_(2)光电探测器和RGO光电探测器的对比研究发现,从紫外(375 nm)至近红外(1550 nm)的宽光谱范围内,MoS_(2)-RGO-MoS_(2)光电探测器的响应率均明显高于RGO光电探测器,最高可达1006 mA/W,对探测器的实际应用具有重要意义。

基于MoS_(2)/rGO/全氟磺酸纳米材料的铅离子电化学传感

基于电化学传感原理检测水中重金属铅离子,采用MoS_(2)/还原氧化石墨烯(rGO)/全氟磺酸复合材料修饰玻碳电极(GCE),通过方波伏安法检测水中的微量铅离子。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)进行的物理表征结果显示,MoS_(2)/rGO已成功制备且MoS_(2)均匀地分布在rGO上。确定了最佳的醋酸盐(Hac-NaAc)缓冲溶液的pH值为3.6。实验结果表明,滴加MoS_(2)/rGO 8μL和全氟磺酸6μL的条件下,在0.5~1.0μmol/L铅离子浓度范围,MoS_(2)/rGO/全氟磺酸-GCE传感器的线性度良好,灵敏度和检测限分别为48.97μA/(μmol/L)和0.041μmol/L。该方法成本低、效率高、可操作性强,可快速检测水中重金属铅离子的含量。

二硫化钼 还原氧化石墨烯对涤纶织物的阻燃性能

为了赋予涤纶(PET)织物良好的阻燃、抑烟性能,实现PET织物的低烟、无卤阻燃,采用浸轧工艺,用水热法制备二硫化钼还原氧化石墨烯(MoS_(2)/RGO)复合材料,并将其用于PET织物的阻燃整理。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪以及X射线衍射仪等对MoS_(2)/RGO复合材料以及MoS_(2)/RGO/PET织物的微观形貌与化学结构进行分析;采用垂直燃烧测试仪、烟雾密度箱、接触角仪等对MoS_(2)/RGO/PET织物的阻燃、抑烟性能以及亲水性能进行表征与测试。结果表明:MoS_(2)/RGO复合材料在织物上能够形成良好包覆,且能够有效提高PET织物的热稳定性,在700℃时,其残炭率较纯织物明显提升;MoS_(2)/RGO/PET织物的极限氧指数可提升至28.2%,总热释放量较纯PET织物下降60.5%,烟雾密度降低59.9%,具有良好的自熄性能,损毁长度可降低至10.6 cm。此外,MoS_(2)/RGO复合材料可以赋予PET织物良好的亲水性能,在2.2 s时接触角变为0°,有效改善了PET织物的服用舒适性能。