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Structural Modification in Au-MoS2 Quantum Dot Composites for Improved Catalytic Efficiency in p-Nitrophenol Reduction
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-04-21 , DOI: 10.1021/acsanm.3c00475 Nur Jalal Mondal 1, 2 , Rahul Sonkar 1, 2 , Samir Thakur 3 , Nirab Ch. Adhikary 4 , Devasish Chowdhury 1, 2
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-04-21 , DOI: 10.1021/acsanm.3c00475 Nur Jalal Mondal 1, 2 , Rahul Sonkar 1, 2 , Samir Thakur 3 , Nirab Ch. Adhikary 4 , Devasish Chowdhury 1, 2
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Au-MoS2 quantum dots (QDs) composites are ideal catalysts for a number of reactions, including the reduction of p-nitrophenol (PNP). However, the structural role of Au-MoS2 QDs composites in their catalytic efficiency has never been investigated. In this work, a comparative study is carried out to investigate the catalytic reactivities of a gold nanorod–molybdenum disulfide quantum dots (AuNR-MoS2 QDs) composite and a gold nanosphere–molybdenum disulfide quantum dots (AuNS-MoS2 QDs) composite. In addition, the catalytic reactivities of a gold nanorod (AuNR) and a gold nanosphere (AuNS) are also studied. The catalytic efficiency of the as-prepared composites is then investigated for the reduction of p-nitrophenol, taken as the model reaction. The kinetics of the catalytic reduction of p-nitrophenol reveal that the AuNR-MoS2 QDs composite demonstrates the highest catalytic efficiency, having a rate constant of 0.06 min–1, compared to the AuNS-MoS2 QDs composite, AuNR, and AuNS, having a rate constant of 0.023, 0.021, and 0.008 min–1, respectively. The possible mechanism is also discussed in the paper. Finite difference time domain (FDTD) simulation was carried out to simulate the electric field intensity of the AuNR-MoS2 QDs composite, AuNS-MoS2 QDs composite, AuNR, and AuNS. It is observed that, in general, the electric field intensity increases for the AuNR-MoS2 QDs and AuNS-MoS2 QDs composites when compared with only AuNR and AuNS. Therefore, this study emphasizes understanding the structural role of AuNR-MoS2 QDs and AuNS-MoS2 QDs composites, which is paramount in evaluating the catalytic efficiencies as demonstrated in the reduction of aromatic nitro compounds.
中文翻译:
Au-MoS2 量子点复合材料的结构修饰以提高对硝基苯酚还原的催化效率
Au-MoS 2量子点 (QD) 复合材料是许多反应的理想催化剂,包括对硝基苯酚 (PNP)的还原。然而,从未研究过Au-MoS 2 QDs 复合材料在其催化效率中的结构作用。在这项工作中,进行了一项比较研究,以研究金纳米棒-二硫化钼量子点 (AuNR-MoS 2 QDs) 复合材料和金纳米球-二硫化钼量子点 (AuNS-MoS 2 QDs) 复合材料的催化反应性。此外,还研究了金纳米棒 (AuNR) 和金纳米球 (AuNS) 的催化反应性。然后研究所制备的复合材料的催化效率以减少对硝基苯酚,作为模型反应。对硝基苯酚催化还原的动力学表明,与 AuNS-MoS 2 QDs 复合材料、AuNR 和 AuNS相比,AuNR-MoS 2 QDs复合材料具有最高的催化效率,速率常数为 0.06 min –1 ,速率常数分别为 0.023、0.021 和 0.008 min –1。本文还讨论了可能的机制。进行了时域有限差分(FDTD)模拟来模拟AuNR-MoS 2 QDs复合材料AuNS-MoS 2的电场强度QD 复合材料、AuNR 和 AuNS。据观察,一般而言,与仅 AuNR 和 AuNS 相比, AuNR-MoS 2 QD 和 AuNS-MoS 2 QD 复合材料的电场强度增加。因此,本研究强调了解 AuNR-MoS 2 QDs 和 AuNS-MoS 2 QDs 复合材料的结构作用,这对于评估催化效率至关重要,如在芳香族硝基化合物的还原中所证明的那样。
更新日期:2023-04-21
中文翻译:
Au-MoS2 量子点复合材料的结构修饰以提高对硝基苯酚还原的催化效率
Au-MoS 2量子点 (QD) 复合材料是许多反应的理想催化剂,包括对硝基苯酚 (PNP)的还原。然而,从未研究过Au-MoS 2 QDs 复合材料在其催化效率中的结构作用。在这项工作中,进行了一项比较研究,以研究金纳米棒-二硫化钼量子点 (AuNR-MoS 2 QDs) 复合材料和金纳米球-二硫化钼量子点 (AuNS-MoS 2 QDs) 复合材料的催化反应性。此外,还研究了金纳米棒 (AuNR) 和金纳米球 (AuNS) 的催化反应性。然后研究所制备的复合材料的催化效率以减少对硝基苯酚,作为模型反应。对硝基苯酚催化还原的动力学表明,与 AuNS-MoS 2 QDs 复合材料、AuNR 和 AuNS相比,AuNR-MoS 2 QDs复合材料具有最高的催化效率,速率常数为 0.06 min –1 ,速率常数分别为 0.023、0.021 和 0.008 min –1。本文还讨论了可能的机制。进行了时域有限差分(FDTD)模拟来模拟AuNR-MoS 2 QDs复合材料AuNS-MoS 2的电场强度QD 复合材料、AuNR 和 AuNS。据观察,一般而言,与仅 AuNR 和 AuNS 相比, AuNR-MoS 2 QD 和 AuNS-MoS 2 QD 复合材料的电场强度增加。因此,本研究强调了解 AuNR-MoS 2 QDs 和 AuNS-MoS 2 QDs 复合材料的结构作用,这对于评估催化效率至关重要,如在芳香族硝基化合物的还原中所证明的那样。