金属硫化物纳米材料的制备及其光催化性能

发布时间：2017-12-02 13:38

  本文关键词：金属硫化物纳米材料的制备及其光催化性能

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【摘要】：化石能源的枯竭和环境污染的日益加剧已成为当今人类社会所面临的两大难题。因此,如何开发、使用可再生能源(如太阳能、风能等)成为了当前的研究热点。人们在此进行了大量的研究并取得了一些有意义的成果。其中,因具有环境友好、反应条件温和、操作工艺简单、可持续等特点,光催化技术尤其引人关注,被认为是一个解决上述两大问题的有效方法。对于光催化技术研究来说,其关键是高效光催化剂的设计与开发。近年来,金属硫化物纳米材料被人们认为是一个有前途的可见光催化剂,在光催化制氢和光催化降解领域均具有广阔的应用前景。为此,在本文研究中,我们选择SnS2和MoS2纳米材料作为研究对象,对其合成及在光催化制氢和光催化降解领域中的应用进行了系统研究,并得到了一系列令人感兴趣的研究成果。1.以SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺为起始原料,使用聚乙烯毗咯烷酮作为包覆剂和晶体生长修饰剂,通过温和的水热技术制备了蠕虫状硫锡矿SnS2纳米颗粒。所得SnS2纳米颗粒的大小大约为3 nm×6 nm,对可见光具有较强的吸收,且比表面积较大(30.54m2/g)。2.探讨了所制得的SnS2纳米颗粒对Cr(Ⅵ)离子光还原反应的催化活性。发现在可见光照射下,该SnS2纳米颗粒对于Cr(Ⅵ)离子光还原反应具有很高的催化活性。在它的催化作用下,光照35 min后,99%的Cr(Ⅵ)离子发生了还原反应,转变为Cr(Ⅲ)。这表明所制得的SnS2纳米颗粒是一种具有很大应用潜力的可见光催化剂,有可能在Cr(Ⅵ)污染物处理方面得到应用。3.以Na2MoO4·2H2O和硫脲为原料,钛片为固体基底,乙二胺为形貌诱导剂,通过一步水热法成功地在钛片上构筑了具有多层网状结构的MoS2纳米多级结构,该纳米多级结构是由少层MoS2纳米片组成,且具有较强的可见光吸收能力和很大的比表面积。4.以乳酸为牺牲剂,对所制得的MoS2纳米多级结构的可见光催化制氢活性进行了探讨。结果表明该MoS2纳米多级结构是一个高效、稳定的可见光制氢催化剂。在最佳条件下,光催化制氢速率可达240μmol·g-1·h-1。此相对,普通的MoS2纳米粒子膜在同样的反应条件下几乎没有光催化制氢活性。此外,通过考察牺牲剂的浓度、乙二胺浓度、水热反应温度及水热反应时间等对样品光催化制氢活性的影响,我们认识到网状MoS2纳米多级结构在光催化制氢过程中起着重要的作用。该作用主要体现在以下四个方面：(1)提供较大的比表面积和快速氢气扩散通道。(2)抑制MoS2纳米片的团聚,从而暴露出更多的硫边缘作为反应活性位点,提高了光催化活性。(3)减弱了对光的反射强度,提高了催化剂对光的捕获能力。(4)纳米片的二维结构特点、定向排列等特点促进了光生电子的传输和电子-空穴对的分离。
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
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本文编号：1245120