复合材料学报

作者：孙翼飞, 余飞, 袁欢, 徐明, 张秋平, 宋曼, 黎健鸿, 柏明辉,

关键词：ZnO-MoS₂, 光催化, NO₂气敏, 异质结, 纳米复合材料, 降解, 亚甲基蓝,

实现对有毒、有害气体的有效监测和对有机污染物的快速降解，对于减少大气污染和水污染所带来的危害至关重要。本研究采用超声复合方法将溶胶凝胶法制备的ZnO和水热法制备的MoS₂复合到一起，成功制备了ZnO-MoS₂纳米复合材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS等手段对材料结构、形貌和表面化学组分进行表征。结果表明，多层片状MoS₂均匀负载到了ZnO纳米颗粒当中，复合材料具有较好的结晶性和丰富的表面缺陷。利用紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱、光致发光光谱(PL)和表面光电压(SPV)对材料的光电性能进行了测试。结果表明，ZnO与MoS₂的复合在提升光利用率的同时，能够促进光生载流子的更有效分离。以NO₂作为目标气体的室温紫外光辅助气敏测试表明，本方法制备的ZnO-MoS₂气体传感器具有良好的灵敏度、恢复性、稳定性和选择性，可在室温下实现对低浓度NO₂的有效响应，MoS₂复合量为5wt%的ZnO-MoS₂传感器对0.47 mg/m³ NO₂的响应值为19.6%。同时，气敏性能研究还发现空气中O₂分子在材料表面的吸附会对传感器的气敏性能产生较大的影响，ZnO-MoS₂传感器在无氧条件下对NO₂具有更高的气敏响应。此外，在模拟太阳光下进行的光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明，依靠吸附和光催化降解的共同作用，ZnO-MoS₂复合材料能够在40 min内实现水溶液当中较高浓度MB (15 mg/L)的快速清除，MoS₂复合量为10wt%的ZnO-MoS₂样品的反应速率常数达到了0.032 min^?1。对机制的分析表明，MoS₂较好的吸附性和复合所导致的光生载流子分离率的提升是ZnO-MoS₂复合材料气敏和光催化性能提升的关键。

来源：2023年第6期

《复合材料学报》期刊编辑部

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