研究生科研创新项目填写参考实例

[3]Freedy Keren M,Zhang Huairuo，Litwin Peter M,Bendersky Leonid A,Davydov Albert,McDonnell Stephen J. Thermal Stability of Titanium Contacts to MoS2.[J]. ACS applied materials & interfaces,2019.
参考文献
[1]Electrochemical Research; Findings from Hong Kong Polytechnic University in the Area of Electrochemical Research Reported (Ultrathin Sheets of MoS2/g-C3N4Composite As a Good Hosting Material of Sulfur for Lithium-sulfur Batteries)[J]. Energy Weekly News,2019.455：389-395.
3.项目应用前景和学术价值
通过***和纳米粒子互剪切的方法使天然二硫化钼与纳米氧化锌形成纳米***覆层结构复合物，不同带隙的两种材料使复合物的光催化范围得到大幅拓宽，可能能够得到在紫外光下及太阳光下皆具有优异催化性能的复合纳米材料，从而在处理污水污染等环境问题方面有巨大的应用前景。深入研究***覆层结构的物理制备方法机制，及这两种半导体材料界面处的异质结电场对光生电子和空穴的分离作用，更是在丰富和发展复合材料制备方法和性能研究方面具有重要的科学意义。
习和
工作
经历
2018.09-2019.09:***2018级材料科学与工程专业,硕士生。
2014.09-2018.07:***2014级材料科学与工程专业,本科生。
二、立项依据
1.研究意义
环境是目前人类面临的主要挑战之一，解决环境污染刻不容缓。如何高效、环保、低价的处理环境污染问题就是材料和化学科学家关注的焦点。由于某些半导体化合物具有显著的光学效应和光催化降解活性，为解决污水净化提供了新途径。例如，MoS2具有类石墨烯层状结构并且具有天然带隙，块体和单层MoS2的禁带宽度分别为1.3eV和1.8eV。当其厚度逐渐减小至单层时，其带隙由间接带隙转变为直接带隙，这使MoS2在光电探测、能量存储、气体传感，可见光催化等方面具有广阔的应用前景[1-3]。从目前的研究基础和技术层面看，单层的MoS2性能特出，但制备方法复杂，量产困难，难以在实际产业中大量应用。而单纯的MoS2纳米粉体，由于自身片层结构易于聚集和重叠，其光催化活性太低。因此，通过***和复合的方法将二硫化钼薄层与其它纳米半导体氧化物进行有效复合，通过其覆层结构界面上的光电耦合效应，显著提高其催化活性是一种有益的尝试。
研究
类别
基础研究
基础研究
应用研究
试验发展
研究
年限
2019年9月至2021年4月
申请经费（万元）
1
项目负责人ຫໍສະໝຸດ 姓名性别女
身份证号
年级
学科专业及研究方向
指导
教师
姓名
性别
男
身份证号
技术职称
学科专业及研究方向
目前指导
学生数
硕士：3名
联系电话
主要
研究
人员
姓名
身份证号码
技术职务
专业
所在单位
本人签名
项目
负责
人主
要学
[9]YAN Y，XIA B，GE X，et al．Ultrathin MoS2nano plates with rich active sites as highly efficient catalyst for hydrogen evolution［J］．ACS Applied Materials＆Interfaces，2013，5( 24) : 12794-12798．
[4]Amani M，Lien D H，Kiriya D，et al．Near－unity photoluminescence quantum yield in MoS2［J］．Science，2015，350( 6264) : 1065－1068.
[5]Mouri S，Miyauchi Y H，Matsuda K，et al．Tunable photoluminescence of monolayer MoS2 via chemical doping［J］．Nano Letters，2013，13( 12) : 5944－5948．
[10]Ge L,Han CC Liu J，et al。Novel visible light -induced g-C3N4/Bi2Wo6composite photocatalysts for efficient degradation of methyl orange[J].Applied Catalysis B:Environmental,2011,108-109:100-107
4.研究基础及条件、指导教师
[2]Biosensors; Data from National Institute of Standards and Technology Advance Knowledge in Biosensors (Quantum capacitance-limited MoS2biosensors enable remote label-free enzyme measurements)[J]. Biotech Week,2019.15622－15632.
研究生科研创新项目
申请书
项目名称：纳米***覆层结构的***法
制备及光催化性能研究
申 请 者：***
申请层次：硕士项目
指导教师：**职称：**
所在单位：***
联系电话：***
传真电话：
电子信箱：***
申请日期：2019年9月5日
天津市教育委员会
2019年制
一、简表
项目
名称
纳米***覆层结构的***法制备及光催化性能研究
[7]Kang Y M，Li B，Fang Z Y．Radiative energy transfer from MoS2excitions to surface plasmons［J］．Journal of Optical，2017，19: 124009．
[8]Lee M G，Y S J，Kim T H，et al．Large－area plasmon enhanced two－dimensional MoS2［J］．Nanoscale，2017，25( 13) : 14565－14574．
[6]Liu W J，Lee B，Naylor C H，et al．Strong exciton－plasmon coupling in MoS2coupled with plasmonic lattice－nano letters［J］．Nano Letters，2017，16: 1262－1269．
2.国内外研究现状和发展趋势
目前在提高MoS2光致发光方面的方法可以分为两大类。一种是化学方法，这是一种通过控制载流子浓度的的技术。Amani 等[4]利用有机酸双（三氟甲烷）磺酰亚胺（TFSI）处理单层MoS2，Mouri 等[5]通过四氰二甲基对苯醌( F4TCNQ) 和四氰基对苯二醌二甲烷( TCNQ) 等 p 型掺杂剂处理单层 MoS2，均使二硫化钼光致发光强度增加；但其对实验条件要求苛刻，并且随着时间的变化，其光致发光效应会逐渐衰弱。改善MoS2光致发光性能的另一种方法是利用等离子体共振效应[6]。等离子体共振效应是利用金属纳米粒子在谐振波段展现出很强的光谱吸收，从而获得局域表面等离子共振光谱[7]。Lee 等[8]在 2017 年提出利用自组装的Au 纳米颗粒改善 MoS2的光致发光强度的方法，成功将MoS2的光致发光强度提高了10 倍左右。但这种方法成本较高，限制了其实际应用。
单层的二硫化钼表现出优异的光催化性能。Ya Yan 等［9］通过溶剂热的方法制备了超薄MoS2纳米片，由于高的比表面积，超薄MoS2纳米片表现出优异的催化性能。然而，本征MoS2由于激子集合能高，导致光生电子空穴容易复合，严重影响了MoS2的光降解效率。
上述处理方法虽然能够提高MoS2的光致发光性能，光催化性能，但其对二硫化钼的层数都有较大的要求，这是很受限制的。通过各种实验数据发现，MoS2的光致发光有p型增强，n型抑制的特性，这使得通过物理复合非金属元素或化合物至MoS2薄膜晶体中以提高其光致发光效率成为可能。而且将不同禁带宽度半导体材料复合, 可以在界面处建立界面异质结电场[10-11], 利用该电场对光生电子和空穴的分离作用,可以有效调制复合物光致发光性能及光催化效率。Tan等[12]使用MoS2-ZnO复合纳米颗粒对亚甲基蓝光降解实验表明, 与纯MoS2纳米颗粒相比, 沉积有ZnO纳米粒子的光催化效率明显更高，对亚甲基蓝光催化降解实验证实,ZnO的存在能够显著提高光催化性能, 其主要原因是由于ZnO的加入减少了MoS2纳米颗粒上电子-空穴对的复合。另外, MoS2纳米颗粒沉积在TiO2纳米带上制得的复合材料, 对罗丹明B的光降解活性明显优于纯TiO2纳米带[13]。但是目前尚未有关于通过纳米粒子与天然二硫化钼的互剪切作用将薄层二硫化钼覆层于纳米材料表面的研究报告。
[12]Tan Y H, Yuk, Li J Z, etal. MoS2@ZnOnano-heterojunctions with enhanced photocatalysis and field emission properties [J]. Journal of Applied Dynamics, 2014, 116 (6):064305-1.
[13]Liu H, L V T, Zhu CK, et al. Efficient synthesis of MoS2nanoparticles modified TiO2nanobelts with enhanced visible-light-driven photocatalytic activity [J]. Journal of Molecular Catalysis A-Chemical,2015,396（1）：136－142
研究显示，ZnO是一种直接带隙Ⅱ-VI族半导体材料，具有六方纤锌矿结构，室温下带隙宽度为3.37eV，在紫外光下有优良的催化性能和强烈的荧光现象。因其能带间隙较大，光生载流子与空位容易复合，在可见光段其催化性能、荧光强度大幅降低，最大限度的提高ZnO的可见光催化效应及稳定性就成了关键问题。如果能将储量巨大、性质稳定的天然二硫化钼通过适当的方法制备成薄层或单层结构复合在纳米氧化锌表面上形成***覆层异质结构，使两种不同能带隙的材料达到光电性能的有效耦合，就可能有效提高该材料的可见光催化效果。因此，深入研究***覆层的***和覆层方法以及光催化机理，阐明工艺、结构、性能之间的规律，在丰富和发展硫化钼复合材料制备方法和性能研究方面具有重要的科学意义，而且在解决环境污染方面具有实际意义。
[11]GeL,Han CC,Xiao X L,etal.Synthesisandcharacterization of composite visible light active photocatalysts MoS2-g-C3N4with enhanced hydrogen evolution activity [J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2013, 38 (17): 6960 -6969.
基于上述分析，本项目尝试利用纳米氧化锌粒子与二硫化钼层间的互剪切作用，实现对天然二硫化钼层的减薄以及***覆层异质结构的形成。天然二硫化钼在自然界的产量是极其丰富的，相对于以往的化学合成方法，往往需要昂贵的原料来制备薄层的二硫化钼，此方法大大提高了对天然资源的利用率，也为复合材料制备方法提供了新的途径。并且利用不同禁带宽度半导体界面处的异质结电场对光生电子和空穴的分离作用,可以有效调制复合物光致发光性能。通过提高光生电子和空穴分离与转移能力,可以有效提高光催化效率。