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MoS2@MIL-53 (Ni) nanocomposite for water splitting and water remediation through real time effluent treatment
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-09-12 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.176420 Senthilnathan Selvaraj , Gauthm Kumar G , P. Balaji Bhargav , Nafis Ahmed
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-09-12 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.176420 Senthilnathan Selvaraj , Gauthm Kumar G , P. Balaji Bhargav , Nafis Ahmed
A novel molybdenum disulfide@ materials institute of Lavoisier (MoS2 @MIL-53 (Ni)) hetero-structure material has been designed to act as a hydrogen/oxygen generator and as a water remediation agent. Two-dimensional layered MoS2 @MIL-53 (Ni) nanocomposites were prepared through the hydrothermal method. Flower and layered morphology were observed for MoS2 , and MIL-53 (Ni), respectively in the field emission scanning electron microscopy (FESEM) images. The MoS2 @MIL-53 (Ni) nanocomposite demonstrated a high dye degradation efficiency of ∼98 % and ∼96 % for Rhodamine B (RhB) and bodactive blue (BAB) within 80 minutes of time duration, respectively. In the case of untreated textile industrial effluent (TIE), the nanocomposite achieved an efficiency of around 86 % over a period of 9 hours. The ultraviolet-visible absorption spectra of RhB, BAB, and TIE displayed peaks at ∼565 nm, 665 nm, and 530 nm, respectively. Additionally, the nanocomposite exhibited excellent stability over five cycles when tested against RhB. During hydrogen evolution reaction (HER), MoS2 @MIL-53 (Ni) nanocomposite showed a Tafel slope of 105 mV/decade and overpotential of −0.073 V vs. RHE. Similarly, oxygen evolution reaction (OER) studies exhibited a reduced over potential at 0.49 V vs. RHE @ 10 mA/cm2 and the Tafel slope was calculated to be 42 mV/decade. Further, the chronoamperometry analysis of MoS2 @MIL-53 (Ni) confirmed that the sample exhibited relatively good stability with respect to both HER and OER analysis for 24 hours. This is indicative of MoS2 @MIL-53 (Ni)’s structural stability and its strong electrocatalytic activity.
中文翻译:
MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料用于通过实时废水处理进行水分解和水修复
拉瓦锡研究所设计了一种新型二硫化钼@材料研究所(MoS2@MIL-53(Ni))异质结构材料,可用作氢/氧发生器和水修复剂。通过水热法制备了二维层状MoS2@MIL-53(Ni)纳米复合材料。在场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 图像中分别观察到 MoS2 和 MIL-53 (Ni) 的花状和层状形态。 MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料在 80 分钟的持续时间内对罗丹明 B (RhB) 和 bodactive blue (BAB) 的染料降解效率分别为约 98% 和约 96%。对于未经处理的纺织工业废水 (TIE),纳米复合材料在 9 小时内实现了约 86% 的效率。 RhB、BAB 和 TIE 的紫外-可见吸收光谱分别在~565 nm、665 nm 和 530 nm 处显示峰值。此外,在针对 RhB 进行测试时,纳米复合材料在五个循环中表现出优异的稳定性。在析氢反应 (HER) 过程中,MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料的塔菲尔斜率为 105 mV/decade,相对于 RHE 的过电势为 -0.073 V。同样,析氧反应 (OER) 研究显示,与 RHE @ 10 mA/cm2 相比,过电位降低为 0.49 V,塔菲尔斜率经计算为 42 mV/decade。此外,MoS2@MIL-53 (Ni) 的计时电流分析证实该样品在 24 小时的 HER 和 OER 分析中表现出相对良好的稳定性。这表明MoS2@MIL-53 (Ni)的结构稳定性和强大的电催化活性。
更新日期:2024-09-12
中文翻译:
MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料用于通过实时废水处理进行水分解和水修复
拉瓦锡研究所设计了一种新型二硫化钼@材料研究所(MoS2@MIL-53(Ni))异质结构材料,可用作氢/氧发生器和水修复剂。通过水热法制备了二维层状MoS2@MIL-53(Ni)纳米复合材料。在场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 图像中分别观察到 MoS2 和 MIL-53 (Ni) 的花状和层状形态。 MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料在 80 分钟的持续时间内对罗丹明 B (RhB) 和 bodactive blue (BAB) 的染料降解效率分别为约 98% 和约 96%。对于未经处理的纺织工业废水 (TIE),纳米复合材料在 9 小时内实现了约 86% 的效率。 RhB、BAB 和 TIE 的紫外-可见吸收光谱分别在~565 nm、665 nm 和 530 nm 处显示峰值。此外,在针对 RhB 进行测试时,纳米复合材料在五个循环中表现出优异的稳定性。在析氢反应 (HER) 过程中,MoS2@MIL-53 (Ni) 纳米复合材料的塔菲尔斜率为 105 mV/decade,相对于 RHE 的过电势为 -0.073 V。同样,析氧反应 (OER) 研究显示,与 RHE @ 10 mA/cm2 相比,过电位降低为 0.49 V,塔菲尔斜率经计算为 42 mV/decade。此外,MoS2@MIL-53 (Ni) 的计时电流分析证实该样品在 24 小时的 HER 和 OER 分析中表现出相对良好的稳定性。这表明MoS2@MIL-53 (Ni)的结构稳定性和强大的电催化活性。