二硫化钼及其复合材料的制备与应用研究
本文选题:二硫化钼 切入点:复合材料 出处:《华东师范大学》2015年硕士论文
【摘要】:二硫化钼(MoS2)是一种结构与石墨烯类似的层状过渡金属化合物。其层间通过范德华力堆叠在一起,形成了“三明治”结构,其中单层MoS2由S-Mo-S三个原子层构成。同时,MoS2是一种半导体化合物,具有比表面积大,吸附能力强,反应活性高等优点,所以常用作电化学催化及光催化的催化剂。又因其独特的层状结构,MoS2在能量储存以及复合材料等领域同样应用广泛。本文研究了二硫化钼及其复合材料的制备与性质,并对材料进行了形貌和结构的表征,同时将这些材料用作酶催化反应及氧电催化反应研究。第一章绪论本章首先介绍二硫化钼的结构、制备方法以及复合材料的制备与应用,然后在此基础上提出论文的研究内容和研究意义。第二章SDS-MoS2 NPs用于过氧化氢和葡萄糖的比色检测本章中,首先合成了具有过氧化物模拟酶活性的二硫化钼纳米粒子(MoS2 NPs),并就表面电荷对MoS2 NPs过氧化物模拟酶催化活性的影响进行研究。实验表明,与带正电荷的CTAB-MoS2 NPs或者未修饰的MoS2 NPs相比,带负电荷的SDS-MoS2 NPs具有最高效的过氧化物模拟酶催化活性,能够在过H202存在的条件下催化氧化过氧化物酶底物3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)并使其颜色变蓝。基于此,我们构建了一个新型传感器用于比色检测H202,该传感器的最低检测限为0.32μM。同时,该传感器可以用于高选择性和高灵敏检测葡萄糖。第三章MoS2 NPs-GO复合材料在葡萄糖比色检测中的应用研究本章中,通过MoS2 NPs和氧化石墨烯(GO)之间的静电吸附作用,制备了复合材料(MoS2 NPs-GO)。实验表明,由于MoS2 NPs 与 GO之间的协同作用,该复合材料具有比MoS2 NPs或GO更好的过氧化物模拟酶催化能力,能够在过氧化氢(H2O2)存在的条件下催化氧化过氧化物酶底物3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)并使其颜色变蓝。基于此,我们构建了一个新型的葡萄糖比色传感器,可以实现在0.5-100 μM范围内对葡萄糖线性检测,最低检测限为0.23μM,同时该传感器具有较高的选择性并可以实现血清中葡萄糖的检测。第四章MoS2/NG复合材料用于氧电催化还原反应的研究本章介绍了一种新型、高效的非贵金属复合材料用作氧还原反应(ORR)的催化剂。将通过简单水热法合成的氮掺杂石墨烯(NG),与由大尺寸MoS2通过超声剥离得到的微米尺寸的MoS2物理混合后,得到了MoS2/NG复合材料。研究发现,微米尺寸的MoS2本身对氧还原反应(ORR)的催化能力非常低。然而当MoS2与NG混合后得到的MoS2/NG复合材料具有卓越的ORR催化活性,并且在碱性溶液中该反应为4电子反应历程。这主要得益于较多裸露的活性位点、较低的电子传递阻力以及MoS2和NG之间的协同作用,从而使得MoS2/NG成为一种高效的ORR催化剂。
[Abstract]:Molybdenum disulfide (MoS _ 2) is a layered transition metal compound with similar structure to graphene.The sandwich structure is formed by stacking the layers by van der Waals force, in which the monolayer MoS2 is composed of three atomic layers of S-Mo-S.MoS 2 is a semiconductor compound with large specific surface area, strong adsorption ability and high reaction activity, so it is often used as a catalyst for electrochemical and photocatalysis.MoS2 is also widely used in energy storage and composite materials due to its unique layered structure.In this paper, the preparation and properties of molybdenum disulfide and its composites were studied, and the morphology and structure of the materials were characterized.In the first chapter, the structure of molybdenum disulfide, the preparation method, the preparation and application of composites are introduced, and then the research content and significance of the thesis are put forward.Chapter 2 SDS-MoS2 NPs is used in colorimetric detection of hydrogen peroxide and glucose.The molybdenum disulfide nanoparticles (molybdenum disulfide) with mimic peroxidase activity were synthesized, and the effect of surface charge on the catalytic activity of MoS2 NPs peroxidase mimic enzyme was studied.The experimental results show that the negatively charged SDS-MoS2 NPs has the most efficient catalytic activity of mimic peroxidase compared with the positively charged CTAB-MoS2 NPs or unmodified MoS2 NPs.It can catalyze the oxidation of peroxidase substrate (3 ~ (3) C ~ (5)) ~ (5) -tetramethyl benzidine (TMB) in the presence of H _ (202) and make it blue.Based on this, we constructed a new sensor for colorimetric detection of H202.The minimum detection limit of the sensor is 0.32 渭 M.At the same time, the sensor can be used to detect glucose with high selectivity and sensitivity.In Chapter 3, the application of MoS2 NPs-GO composites in glucose colorimetry is studied. In this chapter, MoS2-NPs-GOA composite was prepared by electrostatic adsorption between MoS2 NPs and graphene oxide (GOO).The results show that the composite has better catalytic ability of simulating peroxidase than MoS2 NPs or go because of the synergism between MoS2 NPs and go.In the presence of H _ 2O _ 2 H _ 2O _ 2 (H _ 2O _ 2), the peroxidase substrate (3H _ 2O _ 2-H _ 2O _ 2) can be oxidized and the color of TMBs can be changed to blue.Based on this, we have constructed a new glucose colorimetric sensor, which can detect glucose linearly in the range of 0.5-100 渭 M.The minimum detection limit is 0.23 渭 m, and the sensor has high selectivity and can be used to detect glucose in serum.In chapter 4, MoS2/NG composite is used in oxygen electrocatalytic reduction reaction. In this chapter, a new and efficient non-noble metal composite is introduced as a catalyst for oxygen reduction reaction.The nitrogen-doped graphene (MoS2/NG) composites synthesized by simple hydrothermal method were mixed with MoS2 of micron size obtained by ultrasonic stripping of large size MoS2, and the MoS2/NG composites were obtained.It is found that the micron size MoS2 itself has a very low catalytic capacity for oxygen reduction reaction (ORR).However, the MoS2/NG composites obtained by mixing MoS2 with NG have excellent ORR catalytic activity, and the reaction is a 4-electron reaction mechanism in alkaline solution.This is mainly due to the large number of exposed active sites, low electron transfer resistance and the synergism between MoS2 and NG, which makes MoS2/NG a highly efficient ORR catalyst.
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ136.12;TB33
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,本文编号:1728424
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