二硫化钼纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究
发布时间：2021-02-14 07:25
光催化材料TiO2因廉价、无毒、稳定等优点成为目前应用最为广泛的光催化剂,但光催化技术在环境治理和能源供给方面有着潜在的应用价值,因此制备出稳定、高效的光催化材料有着重要意义。传统的是TiO2只能吸收紫外光,光能利用率低,限制了其应用。针对此问题,本文以具有可见光响应的新型半导体材料MoS2为研究对象,采用低成本的水热法制备了MoS2粉体,研究了MoS2的光催化性能,为进一步提高MoS2的光催化性能,对MoS2进行复合改性制备ZnO/MoS2复合材料,并测试了复合材料的光催化性能。以钼酸钠（Na2MoO4·2H2O）为钼源,硫脲（CS（NH2）2）为硫源,采用温和的水热法制备了具有高比表面积的花球状纳米MoS2;通过XRD、SEM、BET等测试手段,表征纳米MoS2
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应原理示意图
第1章绪论-5-1.2.3光催化技术的应用领域光催化技术已经在众多领域得到了实际的应用（如图1-2所示），包括催化降解有机污染物、生物杀菌、光解水制氢、还原CO2等。图1-2光催化的应用领域Fig.1-2Applicationsofphotocatalysis（1）光催化在降解污染物方面的应用研究随着全球工业化的发展和人口的快速增长，水体污染和大气污染越发严重，污染物种类出现多样化的趋势，包括毒重金属、自然毒素、药物、污染物等。这些污染物对人体有着致癌的潜在风险，且很难自发降解，而光催化技术可以在光照下充分降解矿化这些污染物。目前有2000多种难降解的有机物能够被光催化降解。大量研究表明，光催化技术能够有效降解水中及空气中的污染物[19-21]。Antonopoulou等[22]研究了PC/TiO2复合催化剂在模拟太阳光照射下对Cr（VI）的光催化还原，实验结果表明在催化剂浓度为55mg·L-1，Cr（VI）浓度为20mg·L-1，pH为4，甲醇浓度为5%（V/V），光催化处理60分钟后，Cr（VI）去除率达到72.1%。Abidi等[23]采用磁控溅射法制备了CuxO/TiO2薄膜，用低强度可见光照射该催化剂，可显著降解多种挥发性有机化合物分子，同时具有一定的细菌失活能力，其中对高浓度氯仿和丁醛降解率分别为90%和85%。（2）光催化在生物杀菌方面的应用研究细菌和真菌对人类造成了巨大的危害，还会引起食品、材料等的变质，带来巨大的经济损失，已成为当今世界广泛关注的卫生问题。1996年日本、韩国、英国等国家陆续发生了大肠杆菌中毒事件，引起了世界范围的广泛关注，给人类的健康敲响了警钟。随着时代的快速发展，菌种越来越多，伴随环境发生变异。传统的杀菌技术，如
第1章绪论-9-催化性能是由于BiVO4与BiPO4之间形成了有效的异质结，同时氧化石墨烯具有良好的导电性。图1-5半导体异质结类型示意图[40]Fig.1-5Schematicdiagramofsemiconductorheterojunctiontype[40]（3）染料光敏化改性染料光敏化是指利用半导体的激发波长范围内的粒子对光活性物质的强吸附作用，通过添加对可见光有响应的光活性敏化剂，使其吸附于半导体表面，敏化剂在可见光激发下处于激发态并将产生的电子注入到半导体的导带上，使得半导体光响应区扩大，提高了对太阳能的利用率。目前，文献报道的几种常见的染料敏化剂有无机敏化剂、有机染料、金属有机配合物和复合敏化剂，如多吡啶钌染料、金属酞菁、曙红、荧光素、藻红、叶绿素等[43]。郭冬菁等[44]通过浸渍法将磺化酞菁铝负载到磁性材料NH2/nFe3O4上，在可见光的照射下，该材料对降解弱碱性水溶液中环境内分泌干扰物双酚A（BPA）具有较高的光敏化活性。Veikko等[45]合成了一种双核钌（II）染料敏化剂（Ru2(bpy)4BL(ClO4)2），在可见光（λ≥400nm）的照射下，利用合成的敏化剂在TiO2（P25）上光催化分解水制氢，染料敏化的TiO2具有良好的稳定性和重复性。Min等[46]报道了一种新型染料敏化光催化体系，该体系以还原氧化石墨烯（RGO）为催化剂骨架，在可见光（λ≥420nm）的照射下，用Pt致敏还原氧化石墨烯的光催化剂表现出高效的析氢活性，其量子产率最高达到9.3%。（4）形貌调控光催化反应是在催化剂表面进行的，光诱导产生的电子-空穴对经分离后迁移至催化剂的表面，与吸附在催化剂表面的污染物分子发生反应，因此，催化剂的形貌和比表面积也是影响催化效率的因素之一。比表面积越大，越有利于光子的吸收和污染物分子的吸收，从而增加了?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Visible-light responsive organic nano-heterostructured photocatalysts for environmental remediation and H2 generation[J]. Yingzhi Chen,Dongjian Jiang,Zhengqi Gong,Qinglin Li,Ranran Shi,Zexi Yang,Ziyi Lei,Jingyuan Li,Lu-Ning Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2020(03)
[2]溶剂热法制备的二硫化钼量子点在多巴胺荧光检测中的应用（英文）[J]. 吴静燕,何大伟,王永生,胡音,付晨,赵宣,张璐,李雪. 发光学报. 2019(10)
[3]磺化酞菁铝修饰氨基功能化磁性材料及其光敏化降解双酚A[J]. 郭冬菁,胡美琴,沈昊宇,张建,孙洁,许宜铭. 无机化学学报. 2019(08)
[4]磁控溅射法原位制备电催化活性的MoSe2用于染料敏化太阳能电池对电极（英文）[J]. 曹雪芹,李晗芳,李国然,高学平. Chinese Journal of Catalysis. 2019(09)
[5]Bi2S3-MoS2/石墨烯复合材料的合成及电化学储锂性能[J]. 朱清,任王瑜,姜孝男,陈卫祥. 浙江大学学报(工学版). 2019(07)
[6]Ni2P负载量对Ni2P/Ce-Al2O3催化剂结构及萘加氢性能的影响[J]. 郄志强,张子毅,荆洁颖,杨志奋,冯杰,李文英. 燃料化学学报. 2019(06)
[7]Gd-N共掺杂SrTiO3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能[J]. 李跃军,曹铁平,梅泽民,李晓萍,孙大伟,杨殿凯. 无机化学学报. 2019(01)
[8]RGO/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 钟梓俊,许若鹏,黄浪欢,谭绍早,罗梓蓉. 无机化学学报. 2019(01)
[9]光催化降解水环境中多环芳烃的研究进展[J]. 戴菀萱,刘颖,丁珊珊,郭洋,孙成. 水资源保护. 2018(05)
[10]MoS2/BiOI复合光催化剂制备及其光催化氧化还原性能[J]. 张亮,赵朝成,高先瑶,闫青云,王帅军,董培,侯亚璐. 环境科学. 2019(01)
博士论文
[1]二维材料MoS2的可控制备及其催化方面的应用研究[D]. 杨雷.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]薄层二硫化钼的电催化性能及FET器件研究[D]. 赵本亮.中国科学技术大学 2017
[2]功能化纳米二硫化钼的制备及在高分子复合材料中的应用[D]. 宣丹丹.安徽大学 2017
[3]二硫化钼的水热合成及其光催化性能研究[D]. 冯桂兵.广东工业大学 2016
[4]类石墨烯二硫化钼的液相剥离制备及在有机薄膜晶体管中的应用[D]. 张莹莹.浙江大学 2016
[5]新型光催化材料的制备及应用研究[D]. 李志国.河北工程大学 2015
[6]二硫化钼及其复合物的制备和光解水产氢性能研究[D]. 王丽姣.郑州大学 2015
[7]二硫化钼纳米材料的水热制备及其光催化特性[D]. 林越来.电子科技大学 2015
[8]不同形貌、不同组分氧化亚铜的制备及其光催化性能研究[D]. 代佳.西南交通大学 2013
[9]纳米ZnO和ZnO-Ag异质结的制备及抗菌性能研究[D]. 孙发哲.华中科技大学 2009
本文编号：3033340
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应原理示意图
第1章绪论-5-1.2.3光催化技术的应用领域光催化技术已经在众多领域得到了实际的应用（如图1-2所示），包括催化降解有机污染物、生物杀菌、光解水制氢、还原CO2等。图1-2光催化的应用领域Fig.1-2Applicationsofphotocatalysis（1）光催化在降解污染物方面的应用研究随着全球工业化的发展和人口的快速增长，水体污染和大气污染越发严重，污染物种类出现多样化的趋势，包括毒重金属、自然毒素、药物、污染物等。这些污染物对人体有着致癌的潜在风险，且很难自发降解，而光催化技术可以在光照下充分降解矿化这些污染物。目前有2000多种难降解的有机物能够被光催化降解。大量研究表明，光催化技术能够有效降解水中及空气中的污染物[19-21]。Antonopoulou等[22]研究了PC/TiO2复合催化剂在模拟太阳光照射下对Cr（VI）的光催化还原，实验结果表明在催化剂浓度为55mg·L-1，Cr（VI）浓度为20mg·L-1，pH为4，甲醇浓度为5%（V/V），光催化处理60分钟后，Cr（VI）去除率达到72.1%。Abidi等[23]采用磁控溅射法制备了CuxO/TiO2薄膜，用低强度可见光照射该催化剂，可显著降解多种挥发性有机化合物分子，同时具有一定的细菌失活能力，其中对高浓度氯仿和丁醛降解率分别为90%和85%。（2）光催化在生物杀菌方面的应用研究细菌和真菌对人类造成了巨大的危害，还会引起食品、材料等的变质，带来巨大的经济损失，已成为当今世界广泛关注的卫生问题。1996年日本、韩国、英国等国家陆续发生了大肠杆菌中毒事件，引起了世界范围的广泛关注，给人类的健康敲响了警钟。随着时代的快速发展，菌种越来越多，伴随环境发生变异。传统的杀菌技术，如
第1章绪论-9-催化性能是由于BiVO4与BiPO4之间形成了有效的异质结，同时氧化石墨烯具有良好的导电性。图1-5半导体异质结类型示意图[40]Fig.1-5Schematicdiagramofsemiconductorheterojunctiontype[40]（3）染料光敏化改性染料光敏化是指利用半导体的激发波长范围内的粒子对光活性物质的强吸附作用，通过添加对可见光有响应的光活性敏化剂，使其吸附于半导体表面，敏化剂在可见光激发下处于激发态并将产生的电子注入到半导体的导带上，使得半导体光响应区扩大，提高了对太阳能的利用率。目前，文献报道的几种常见的染料敏化剂有无机敏化剂、有机染料、金属有机配合物和复合敏化剂，如多吡啶钌染料、金属酞菁、曙红、荧光素、藻红、叶绿素等[43]。郭冬菁等[44]通过浸渍法将磺化酞菁铝负载到磁性材料NH2/nFe3O4上，在可见光的照射下，该材料对降解弱碱性水溶液中环境内分泌干扰物双酚A（BPA）具有较高的光敏化活性。Veikko等[45]合成了一种双核钌（II）染料敏化剂（Ru2(bpy)4BL(ClO4)2），在可见光（λ≥400nm）的照射下，利用合成的敏化剂在TiO2（P25）上光催化分解水制氢，染料敏化的TiO2具有良好的稳定性和重复性。Min等[46]报道了一种新型染料敏化光催化体系，该体系以还原氧化石墨烯（RGO）为催化剂骨架，在可见光（λ≥420nm）的照射下，用Pt致敏还原氧化石墨烯的光催化剂表现出高效的析氢活性，其量子产率最高达到9.3%。（4）形貌调控光催化反应是在催化剂表面进行的，光诱导产生的电子-空穴对经分离后迁移至催化剂的表面，与吸附在催化剂表面的污染物分子发生反应，因此，催化剂的形貌和比表面积也是影响催化效率的因素之一。比表面积越大，越有利于光子的吸收和污染物分子的吸收，从而增加了?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Visible-light responsive organic nano-heterostructured photocatalysts for environmental remediation and H2 generation[J]. Yingzhi Chen,Dongjian Jiang,Zhengqi Gong,Qinglin Li,Ranran Shi,Zexi Yang,Ziyi Lei,Jingyuan Li,Lu-Ning Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2020(03)
[2]溶剂热法制备的二硫化钼量子点在多巴胺荧光检测中的应用（英文）[J]. 吴静燕,何大伟,王永生,胡音,付晨,赵宣,张璐,李雪. 发光学报. 2019(10)
[3]磺化酞菁铝修饰氨基功能化磁性材料及其光敏化降解双酚A[J]. 郭冬菁,胡美琴,沈昊宇,张建,孙洁,许宜铭. 无机化学学报. 2019(08)
[4]磁控溅射法原位制备电催化活性的MoSe2用于染料敏化太阳能电池对电极（英文）[J]. 曹雪芹,李晗芳,李国然,高学平. Chinese Journal of Catalysis. 2019(09)
[5]Bi2S3-MoS2/石墨烯复合材料的合成及电化学储锂性能[J]. 朱清,任王瑜,姜孝男,陈卫祥. 浙江大学学报(工学版). 2019(07)
[6]Ni2P负载量对Ni2P/Ce-Al2O3催化剂结构及萘加氢性能的影响[J]. 郄志强,张子毅,荆洁颖,杨志奋,冯杰,李文英. 燃料化学学报. 2019(06)
[7]Gd-N共掺杂SrTiO3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能[J]. 李跃军,曹铁平,梅泽民,李晓萍,孙大伟,杨殿凯. 无机化学学报. 2019(01)
[8]RGO/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 钟梓俊,许若鹏,黄浪欢,谭绍早,罗梓蓉. 无机化学学报. 2019(01)
[9]光催化降解水环境中多环芳烃的研究进展[J]. 戴菀萱,刘颖,丁珊珊,郭洋,孙成. 水资源保护. 2018(05)
[10]MoS2/BiOI复合光催化剂制备及其光催化氧化还原性能[J]. 张亮,赵朝成,高先瑶,闫青云,王帅军,董培,侯亚璐. 环境科学. 2019(01)
博士论文
[1]二维材料MoS2的可控制备及其催化方面的应用研究[D]. 杨雷.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]薄层二硫化钼的电催化性能及FET器件研究[D]. 赵本亮.中国科学技术大学 2017
[2]功能化纳米二硫化钼的制备及在高分子复合材料中的应用[D]. 宣丹丹.安徽大学 2017
[3]二硫化钼的水热合成及其光催化性能研究[D]. 冯桂兵.广东工业大学 2016
[4]类石墨烯二硫化钼的液相剥离制备及在有机薄膜晶体管中的应用[D]. 张莹莹.浙江大学 2016
[5]新型光催化材料的制备及应用研究[D]. 李志国.河北工程大学 2015
[6]二硫化钼及其复合物的制备和光解水产氢性能研究[D]. 王丽姣.郑州大学 2015
[7]二硫化钼纳米材料的水热制备及其光催化特性[D]. 林越来.电子科技大学 2015
[8]不同形貌、不同组分氧化亚铜的制备及其光催化性能研究[D]. 代佳.西南交通大学 2013
[9]纳米ZnO和ZnO-Ag异质结的制备及抗菌性能研究[D]. 孙发哲.华中科技大学 2009
本文编号：3033340
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