摘要
二硫化钼（MoS2）纳米材料以其独特的物理化学性质，例如具有比表面积大、吸附能力强、带隙可调、边缘位置丰富、化学稳定性好等特点，在化学、材料、环境、生物等各个领域具有重要的应用价值。使用不同的合成方法可以制备符合各类需求的二硫化钼，但传统的化学方法，如水热合成法、化学气相沉积法、化学或物理剥离法等，实验条件较为苛刻，耗时较长，难以在常温常压下制备高纯度的MoS2。因此研发一种可以在自然环境下简单快速制备高性能MoS2的方法具有十分重要的意义。 光化学合成利用光作为无痕试剂和能源，反应条件温和，反应效率高。基于光化学反应发展MoS2合成新方法，不需要加热、加压等高耗能实验条件，可以利用光催化自由基的产生来代替部分反应试剂，是一种更为绿色、环保、高效的合成方法，并能获得形貌、特性与化学合成有所区别的、极具应用潜能的高性能MoS2纳米新材料。具体研究工作如下： （1）基于光催化甲酸裂解生成自由基的机制，实现常温常压下高纯度MoS2的制备。将钼酸铵、甲酸、硫化钠直接混合，然后在全光谱氙灯照明下反应3分钟，生成的沉淀洗涤烘干后即可获得粒径均匀的非晶态MoS2纳米材料。拉曼光谱、XRD、XPS表征显示产物为无定形1T’-MoS2（1T’-aMoS2）新材料。TEM和SEM表征显示合成的MoS2呈均匀的球形颗粒（～15nm），以链状的方式连接而形成了大量的孔道结构。通过电子顺磁共振波谱仪（EPR）验证自由基的生成，以及气相色谱（GC）检测CO2的产生，对反应机理进行了探究。合成的关键步骤是甲酸光解生成自由基，使Mo6+迅速还原为Mo4+，与S2-结合生成MoS2，该过程会阻止S2-参与还原反应，抑制S-S2-的形成，避免多硫化物的生成，从而获得高纯度的MoS2。 （2）对合成的1T’-aMoS2的性能及其各方面的应用潜能进行了探索。氮气吸附实验表明新材料的吸附等温线为IV型，BET测定其比表面积高达65.4m2/g，通过全光谱的紫外漫反射和平带价位测量确定能带间隙图，验证了合成的1T’-aMoS2是一种半导体材料。独特的结构和性能使得合成的1T’-aMoS2在去除水中重金属Hg2+、Cd2+、Pb2+和有机污染物（罗丹明B和四环素）实验中性能远高于常规合成的二硫化钼，显示了新材料在环境修复上的巨大潜力。另外，新材料在电化学析氢催化上与市售的二硫化钼过电势相仿，将其制作成锂电池负极，充放电容量很高接近理论值，表明1T’-aMoS2新材料在电池领域的应用潜能。 （3）建立了OPD/H2O2/MoS2体系可视化检测Fe2+的新方法。结合MoS2具有的过氧化物酶的特性，与无色的OPD可以在过氧化氢的作用下生成黄色DANP的反应，因无定形的MoS2具有更多活性位点的特性，能加强芬顿效应，从而达到高灵敏度的可视化检测Fe2+。在优化条件下，仅0.001μM的Fe2+就可以裸眼观察到OPD/H2O2/MoS2体系变为黄色。使用紫外分光光度计对溶液进行吸光度检测，检出限为0.07μM。该方法试剂用量少，操作简单，并验证了1T’-aMoS2新材料用作过氧化氢酶的良好性能。
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