自清洁半导体异质结衬底说明

摘要

由于对消除水、土壤和空气中的大量污染的需求越来越大，环境修复领域的新兴技术正变得越来越重要。我们设计并合成了MoS2/fe2o3异质结纳米复合材料(NCs)作为易于分离和重复利用的多功能材料。以双酚A(BPA)为探针分子，对制备的样品进行了微量检测性能的检测，检测限低至10−9M；该检测限在所有报道的半导体衬底中都是最低的。在紫外照射下，用MoS2/Fe2o3NCs进行快速光催化降解。高度可回收的MoS2/Fe2O3NCs在催化(SERS)底物后具有SERS的催化活性和良好的检测能力。在考虑了z方案的电荷转移路径、三维花状结构和偶极子-偶极子耦合的影响时，提出了SERS和光催化机理。此外，将制备的MoS2/fe2o3nc成功应用于真实湖泊和牛奶样品中BPA的检测。在此，我们深入介绍了MoS2/fe2o3材料的发展，该材料可作为化学传感器和光催化废水处理，以去除顽固性有机污染物。

介绍

由于消除水、土壤和空气中大量污染的需求不断增加，环境修复领域的新兴技术变得越来越重要。. 本文设计并合成了二硫化钼/Fe2O3异质结纳米复合材料，这是一种易于分离和重复使用的多功能材料。使用双酚A (BPA)作为探针分子检查制备样品的痕量检测性能，检测限低至10-9m；该检测限是所有已报道的半导体衬底中最低的。在紫外光照射下，二硫化钼/三氧化二铁纳米复合材料快速光催化降解双酚a。二硫化钼/三氧化二铁纳米复合物在催化后作为表面增强拉曼散射(SERS)基底重复使用时，表现出对双酚a的光芬顿催化活性和良好的检测能力。在考虑Z方案电荷转移路径、三维花状结构和偶极-偶极耦合效应的同时，提出了SERS和光催化机制。此外，制备的二硫化钼/三氧化二铁纳米复合物成功应用于实际湖水和牛奶样品中双酚a的检测。在此，我们对二硫化钼/Fe2O3材料的发展提出了见解，该材料可用作化学传感器和光催化废水处理中的多功能材料，以去除难降解的有机污染物。

结果和讨论

二硫化钼、三氧化二铁纳米复合材料的饱和磁化强度(0.46 emu/g)高于单独使用三氧化二铁时的饱和磁化强度。这种良好的磁性能完全满足磁选的要求。当使用外部磁体时，均匀分散的二硫化钼、三氧化二铁纳米复合材料在22秒内迅速从溶液中分离并形成聚集体。相反，当磁体被移除时，聚集的二硫化钼、Fe2O3通过轻微的摇动迅速重新分布到溶液中。此外，我们在3个月后测量了二硫化钼、三氧化二铁纳米复合材料的磁化强度，发现Ms值几乎没有变化(从0.46到0.52 emu/g)。因此，我们得出结论，二硫化钼/三氧化二铁纳米复合材料在室温和大气压下是高度稳定的。

图1

图2

此外，空穴从二硫化钼价带向Fe2O3的选择性转移显著减弱了光腐蚀活性。生成二硫化钼和Fe2O3的载流子后，自由电子聚集在Fe2O3的CB中，而光致空穴存在于二硫化钼的VB中；因此，获得了高光催化活性。实现了有效的Z型电子-空穴对分离和有效的转移路径，在CB和VB中分别获得了强的光激发电子和空穴氧化还原能力，显著提高了二硫化钼/Fe2O3 NC异质结的光催化和SERS活性。因此，Fe2O3不仅通过防止硫的损失而充当二硫化钼核的保护壳，而且构建了延长光生电子和空穴寿命的Z型结，这将显著增强光催化活性和稳定性。SERS增强的另一个原因是二硫化钼的半导体性质.因为它的表面有硫原子和垂直于表面的极性共价键，这种偶极-偶极耦合显著增加了拉曼峰的强度.此外，由于表面积与体积之比大，气体分子有大量的活性吸附位点。

结论

总之，通过简单地将Fe2O3纳米粒子沉积到二硫化钼纳米粒子上来制备多功能材料，这显著提高了其光催化性能和用作SERS衬底的能力。此外，二硫化、/三氧化二铁纳米复合材料被成功回收。本研究首次报道了二硫化钼、氧化铁纳米复合物作为SERS底物用于双酚a检测。二硫化钼、氧化铁纳米复合物的检测限为1 × 10米，并表现出优异的稳定性。制备的二硫化钼、三氧化二铁纳米复合材料比单独的二硫化钼纳米复合材料和三氧化二铁纳米复合材料具有更高的光催化活性。增强的光催化活性和SERS活性归因于Z方案异质结系统对电子-空穴对的有效分离和转移。因此，作为高效的多功能催化剂，二硫化钼、三氧化二铁纳米复合材料不仅有望取代金属催化剂用于去除水中和环境中的有机物，还将为SERS应用铺平道路，从而为化学和医学检测以及环境监测引入新方法。

审核编辑：符乾江