银纳米线与多孔石墨烯掺杂MoTe2高效降解RhB染料的机制研究：实验与DFT计算联合解析

为解决工业废水中有害染料污染问题，研究人员通过共沉淀法合成Ag NWs/PG-MoTe2三元纳米催化剂，结合实验与密度泛函理论（DFT）揭示了其在酸性条件下对罗丹明B（RhB）高达97.28%的降解效率，为水处理技术提供了新型高效材料。

　　

工业快速发展带来的水污染问题日益严峻，尤其是纺织、食品等行业排放的合成染料（如罗丹明B，RhB）因其化学稳定性强，难以通过自然降解去除。这类染料不仅威胁水生生态系统，还可能通过生物累积危害人类健康。传统处理方法效率有限，而纳米材料因其高比表面积和可调控的电子特性成为研究热点。其中，过渡金属二硫属化物（TMDs）如MoTe₂因其独特的层状结构和窄带隙（~1.1 eV）展现出优异的光电性能，但其在染料降解中的应用尚未充分探索。

为突破这一瓶颈，来自[第一作者单位名称]的研究团队设计了一种新型三元纳米复合材料——银纳米线（Ag NWs）与多孔石墨烯（PG）共掺杂的MoTe₂（Ag NWs/PG-MoTe₂），通过实验与理论计算揭示了其高效催化机制。研究发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，证实该材料在酸性条件下对RhB的降解率高达97.28%，为工业废水处理提供了创新解决方案。

关键技术方法
研究采用共沉淀法合成MoTe₂基底，通过水热法引入PG和Ag NWs；利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征材料结构；紫外-可见光谱（UV-Vis）测定光学性能；密度泛函理论（DFT）计算吸附能与电子结构，并结合催化实验评估不同pH条件下的降解效率。

研究结果

1. 材料结构与形貌：XRD证实MoTe₂存在单斜和菱方两相，Ag NWs掺杂后晶粒尺寸从153.66 nm降至76.85 nm。TEM显示PG引入形成多孔片层结构，Ag NWs均匀分布（图4）。
2. 光学性能：掺杂使带隙从1.92 eV增至2.17 eV，UV-Vis显示吸收边蓝移（图3b-c），表明载流子分离效率提升。
3. 催化性能：4% Ag NWs/PG-MoTe₂在酸性条件下降解率最优（97.28%），归因于H⁺促进活性位点暴露（图5a）。
4. DFT计算：Ag NWs与PG-MoTe₂的强化学吸附（-1.95 eV）及O₂自由基生成（键长1.32 ?）是降解关键（图7）。

结论与意义
该研究通过Ag NWs/PG协同调控MoTe₂的电子结构和表面活性，显著提升了RhB降解效率。DFT计算从原子尺度揭示了吸附机制，证实Ag-O化学键（2.20 ?）和电子局域化（ELF分析）对催化过程的促进作用。这一成果不仅为TMDs基纳米催化剂的设计提供了理论指导，更为实际废水处理提供了高效、低成本的材料选择，具有重要的环境与经济效益。