二硫化钼纳米片（管）及其复合物的制备和性能研究

发布时间：2018-03-01 05:15

  本文关键词： 二硫化钼 碳纳米管 对电极 银 光催化 抗菌 太阳能电池　出处：《合肥工业大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：以二硫化钼为研究对象,采用新的合成方法制备了二硫化钼纳米片、纳米管及其复合物,探索了这些新材料在染料敏化太阳能电池、可见光催化降解及抗菌方面的应用。本文的研究内容总结如下：1.通过H2Si03剥离法制备了多孔二硫化钼纳米片。首先将正硅酸乙酯((TEOS)水解制成H2Si03溶胶和凝胶,将前驱体(四硫代钼酸铵和硫脲)嵌入到H2Si03凝胶的模板中,以使MoS2的生长受到H2Si03凝胶的限制,当去除H2Si03模板后即得到MoS2纳米片,它的厚度和比表面可以通过H2Si03的加入量来控制。按照摩尔比SiO2/MoS2=10的比例加入TEOS可以制备多孔的二硫化钼纳米片,其比表面积高达101.6 m2/g,可用作染料敏化太阳能电池(DSSCs)的对电极(CEs),该电极对13-/I-的转化具有极好的催化活性并具有较小的阻抗,基于多孔二硫化钼纳米片对电极的染料敏化太阳能电池具有优异的光电转换效率。2.通过上述H2Si03剥离法按照摩尔比SiO2/MoS2=2.5的比例分别加入前驱体(TEOS、钼酸铵和硫脲)制备出叶片形纳米二硫化钼。这种二硫化钼纳米片具有优异的UV-visible-NIR吸收特性,并且在可见区的吸收峰明显比紫外区吸收峰更强。因此,它可以被用于可见光辐照下甲基橙的氧化降解,实验结果表明,它是一种性能优良的光催化剂,溶液中H+的浓度与该催化反应中·OH自由基的形成密切相关,提高酸度能够提高甲基橙的催化降解效率。3.以碳纳米管和四硫代钼酸铵溶液为前驱体,通过湿式浸渍和煅烧的方法,制备了均质包覆的CNTs-MoS2同轴纳米管。为了使二硫化钼在碳管表面的包覆层超薄而均匀,非离子性表面活性剂聚乙二醇(PEG)被分散在四硫代钼酸铵溶液中,以改善溶液在碳管表面的乳化性和润湿性,使溶液在碳管表面分散得更加均匀。由于该同轴纳米管集成了碳管导电性和二硫化钼催化性的优点,因此,本文中它被用作染料敏化太阳能电池的对电极,结果分析表明,基于均质的CNTs-MoS2同轴纳米管的对电极是13-/I-转化的极好的催化剂,它具有较小的阻抗和优异的循环伏安特性,用该对电极组装的染料敏化太阳能电池具有极好的光电转化效率(7.23%),它比基于Pt对电极的染料敏化太阳能电池效率(6.19%)更高。4.碳纳米管表面预包覆二硫化钼有利于银离子的吸附,将CNTs-MoS2浸渍在银溶液中,制备出均质包覆的载银碳纳米管。XRD和XPS的测试结果均表明,其表面的MoS2会与银离子反应,从而为银离子的吸附提供更多的活性位,促进银颗粒在碳纳米管表面的负载,UV测试表明,通过二硫化钼辅助制备的载银碳纳米管对可见光具有很强的吸收性能。经抗菌测试发现,所得产品具有优异的光催化抗菌性能。5.以碳纳米管为模板,以前文中制备的均质的CNTs-MoS2同轴纳米管为前驱体,在850℃流动的CO2气氛下煅烧以去除CNTs-MoS2同轴纳米管中的碳组分,便可得到二硫化钼纳米管,所制备MoS2纳米管的管壁厚度可以通过调整浸渍液((NH4)2MoS4溶液)的浓度来控制。研究表明,二硫化钼纳米管对银离子具有极好的吸附性能。XRD测试表明载银二硫化钼纳米管中含有二硫化钼、单质银和微量的Ag2S。吸附过程中银离子与二硫化钼不仅发生了氧化还原反应生成单质银和三氧化钼,还发生了硫原子与银离子反应生成硫化银的过程。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ136.12;TB383.1

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本文编号：1550561