MoS2/TiO2异质结复合催化剂的制备和在紫外光下的光催化活性
纳米半导体光催化剂在光催化降解有机染料、光催化产氢方面有重要的应用。TiO2因具有无污染、来源广、合适的能带电位，较高的光电转换效率等优点而被广泛研究，然而TiO2受到紫外光的激发时，产生的电子-空穴能在极短时间内复合，使得TiO2的催化效率不高。TiO2与能带匹配的窄带半导体结合形成异质结结构，能够使光生电子和空穴发生定向迁移，延长电子和空穴的寿命，是增强光催化剂的催化效果的有效方法之一。在本文中，采用一步水热法、利用不同原料制备了不同形貌的MoS2，在MoS2花状结构上生长了TiO2纳米晶体颗粒，形成MoS2/TiO2异质结复合材料。进行了光催化降解罗丹明B和光催化产氢性能测试，研究和分析了光催化产氢机理;制备了TiO2混晶线状微球，作了紫外光下光催化降解罗丹明B的测试;合成了暴露{001}晶面的TiO2纳米片，分析了形貌特征和物相结构。本文的主要研究结果如下: (1)以MoS2粉体为原料，正丁基锂为插层剂，获得了小面积、超薄的MoS2纳米片，HRTEM和Raman表征证明得到的MoS2具有1T相和2H相。以三氧化钼和硫氰化钾为原料制备的MoS2是由纳米片形成的不规则三维结构，XRD表征表明具有良好的结晶度。以四水合钼酸铵和硫氰化钾为原料通过水热法制备的MoS2是由二维纳米片组装成的花状微球，尺寸约为500nm。 (2)以MoS2花状微球和钛酸四丁酯为原料，HF为反应试剂，利用水热反应制备了MoS2/TiO2异质结复合光催化剂。在无贵金属Pt作助催化剂时，当MoS2的质量百分比占30％时，光催化剂的产氢速率为1004μmol·h-1·g-1，远高于其他比例的光催化剂。MoS2/TiO2异质结复合催化剂能显著增强催化制氢能力，主要是因为TiO2把电子传输给MoS2的边缘活性位点和缺陷位点，这些部位的不饱和S原子能够吸附氢质子产氢。 (3)以P25为原料，NaOH、H2O2、H2O为形貌控制剂，通过水热法制备了TiO2混晶线状微球，直径大约为2.5μm，在紫外光照时，TiO2混晶线状微球在30min内降解了97％的罗丹明B，而P25降解了91％，表明TiO2混晶微球具有良好的光催化氧化能力，主要由两个原因，一是TiO2混晶微球的大比表面积能吸附更多的罗丹明B在TiO2表面同时参与反应;二是构成TiO2混晶微球的纳米线，有助于电子和空穴由体相扩散至TiO2表面，减小了电子和空穴的体相复合概率。
复合催化剂;二硫化钼;二氧化钛;制备工艺;紫外光;光催化活性
北京化工大学
硕士
化学工程
刘建军;牛童
2017
中文
TQ426.64
85
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）