MgAl-layered double hydroxide(MgAl-LDH)was synthesized via hydrothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), N2 adsorption-desorption, energy dispersive spectrum (EDS). The results proved that the prepared MgAl-LDH exhibited a well-defined layered structure and mesoporous morphology with a large specific surface area, which endowed them with abundant adsorption sites and diffusion mass transfer channels for heavy metal ions. Subsequently, the MgAl-LDH was used to evaluate the adsorption efficiency for Pb(Ⅱ), Zn (Ⅱ), Cd (Ⅱ), and As(V) coexisting in aqueous solutions by batch equilibrium experiments. The results showed favorable adsorption performance of MgAl-LDH toward four coexisting ionic species, with competitive adsorption among the heavy metal ions. Under the experimental conditions, the removal rates of Pb(Ⅱ), Zn (Ⅱ), Cd (Ⅱ), and As(V) ions were 96.7%, 97.1%, 65.2%, and 98.7%, respectively, and the selective order for cation adsorption followed Pb(Ⅱ) > Zn (Ⅱ) > Cd (Ⅱ). Furthermore, the adsorption mechanisms of Pb(Ⅱ), Zn (Ⅱ), Cd (Ⅱ) and As(V) by MgAl-LDH were detailed conducted by XRD, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, and could be ascribed to the surface complexation, precipitation and isomorphic replacement for Pb(Ⅱ), Zn (Ⅱ), Cd (Ⅱ) while surface complexation, ion exchange and electrostatic adsorption for As(V).

The study of pore structure, surface sites, and the competitive adsorption and mass transfer of CO2, particularly in conjunction with H2O, in porous solid materials is crucial for developing CO2 capture materials with superior performance and achieving carbon emission reduction goals. This paper presents the development and investigation of amino-modified graphene lamellae pore models using standard number of particles, volume, and temperature system integrated molecular dynamics simulations in a non-equilibrium state. The findings reveal that CO2 adsorption on the pore surface of graphene lamellae occurs in a two-layered manner, influenced by van der Waals and electrostatic forces. The adsorption capacity of the initial layer at a constant temperature is contingent upon the material's adsorption area, while the site density determines the second layer's adsorption capacity. Increasing the site density from 0/Å2 to 0.008/Å2 enhances the number of CO2 molecules in the second layer by approximately 35.6 %, though it significantly reduces their diffusion rate. Additionally, changes in temperature and pore size predominantly affect the diffusion rate and CO2 adsorption capacity. The study also explores the competitive adsorption dynamics of H2O molecules with CO2 in the pore channels. It was observed that at low temperatures, H2O molecules predominantly undergo surface diffusion, occupying the pore channel surfaces and thus impacting CO2 adsorption. At a CO2:H2O ratio of 1:1, H2O molecules cover 54.1 % of the adsorption area and may form clusters that obstruct the pore channels, thereby hindering CO2 diffusion. Calculations of surface diffusion rates for H2O molecular clusters at various CO2/H2O ratios indicate that smaller clusters exhibit higher diffusion rates. The computational approach employed in this study demands minimal resources and enables swift calculations, offering a new theoretical model for optimizing adsorbent design, enhancing CO2 capture efficiency, and exploring novel adsorbent materials.

Abstract Nanostructures of noble metal offer an exciting opportunity to tune photoluminescence (PL) in 2D materials, which has shown promise for applications in plasmonic devices. However, an efficient, designable, residue‐free nanofabrication method remains challenging. Herein, a one‐step ultrafast laser nanofabrication method is performed in fabrication of laser induced periodic surface structure (LIPSS) with continuously tunable periods over a wide range (from 439 to 2086 nm) on Au. The process of LIPSS imprinting is revealed at different time scales: periodical energy deposition within hundreds of femtoseconds, phase transition after 10 ps, and resolidification after 200 ps. Furthermore, the intensity and peak shift of PL in monolayer MoS 2 (1L‐MoS 2 ) can be tuned by LIPSS, 11‐fold enhancement resulting from nanoscale confinement of the incident laser and exciton‐trion localized interconversion emanating from hot electron transfer and tensile strain. The results are promising for 2D‐materials/metal heterostructures to applications in plasmonic devices and nanophotonic integrated circuits.