【摘要】：低維納米材料因其獨(dú)特的尺寸與結(jié)構(gòu)往往具備與三維納米材料不同的理化性質(zhì)。碘、溴是兩種典型的雙原子分子，一維碘、溴分子鏈具有與體材料碘、溴完全不同結(jié)構(gòu)，研究一維碘、溴分子鏈的結(jié)構(gòu)變化及性質(zhì)有助于加深對雙原子分子體系的了解；二硫化鉬是一種典型的二維片層材料，近些年來，納米級的二硫化鉬由于其良好的催化特性而受到廣泛關(guān)注。在本工作中，分別以5型磷酸鋁分子篩（AlPO4-5）和石墨烯為模板，分別制備了碘、溴摻雜分子篩及石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片復(fù)合樣品。由于分子篩的限域作用及石墨烯的支持作用，能有效的控制一維分子鏈及二維納米片的結(jié)構(gòu)、尺寸及形貌。 在本文中以氣相擴(kuò)散法合成碘摻雜AlPO4-5分子篩晶體。對產(chǎn)物表征，證明了有碘分子鏈存在于AlPO4-5分子篩孔道中。對樣品進(jìn)行熒光測試，發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的熒光峰。熒光峰范圍介于550-900nm之間，熒光峰中心位于750nm。我們將這一熒光峰發(fā)光起源歸屬為AlPO4-5分子篩孔道中的碘分子鏈。對樣品進(jìn)行偏振熒光測試發(fā)現(xiàn)，樣品具有偏振熒光特性，且樣品的吸收與發(fā)射偶極矩均與碘分子鏈取向相同，我們推知碘分子鏈的準(zhǔn)一維線性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了樣品了偏振熒光特性。在變溫?zé)晒鉁y試中，碘分子鏈熒光強(qiáng)度的變化與碘分子鏈?zhǔn)軠囟扔绊懓l(fā)生斷裂相吻合。在壓力作用下，樣品熒光強(qiáng)度經(jīng)歷了先增強(qiáng)后減弱的過程，這與在壓力作用下，碘分子鏈增長，含量增多相一致。我們還利用理論模擬計(jì)算了碘分子鏈的帶隙。證明熒光起源是碘分子鏈的能帶結(jié)構(gòu)。 在分子篩孔道中，，溴分子也能連接成與碘分子鏈類似的一維溴鏈。但是與碘相比，人們只是研究了壓力對于準(zhǔn)一維溴鏈的影響，尚未有溫度對其影響的報(bào)道。在本論文中，利用氣相擴(kuò)散法得到了溴摻雜AlPO4-5分子篩晶體。在加熱測試中，隨著溫度升高，在25-95oC溫度區(qū)間內(nèi)，孔道中的溴發(fā)生游離溴分子先轉(zhuǎn)化為溴分子鏈，隨后溴分子鏈斷裂生成游離溴分子的可逆過程。激光加熱測試也進(jìn)一步驗(yàn)證，溫度升高能夠使游離溴分子轉(zhuǎn)變?yōu)殇宸肿渔湣Ｔ诘蜏販y試中，游離溴分子會發(fā)生轉(zhuǎn)角變化，逐漸趨于平行于孔道方向。同時(shí)，當(dāng)溴分子轉(zhuǎn)為平行于孔道方向后，受周圍離子鏈的影響增強(qiáng)，在靜電作用下Br3-1離子鏈與游離溴分子結(jié)合形成新的準(zhǔn)一維溴鏈。 二硫化鉬作為一種典型的半導(dǎo)體材料，因其良好的能帶結(jié)構(gòu)，在可見光催化領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。但是由于光生電子空穴對的快速復(fù)合制約了它的催化效率，因此如何減少光生電子空穴對的復(fù)合是提高其催化效率的關(guān)鍵。在本論文中，以水熱法成功合成了石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片。對產(chǎn)物進(jìn)行表征。我們合成的樣品具有如下特征：石墨烯表面的二硫化鉬納米片生長致密、厚度均勻（層數(shù)介于2-6層）。研究了石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片的光催化性能。石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能有效的抑制二硫化鉬光生電子空穴對的復(fù)合，同時(shí)石墨烯極強(qiáng)的吸附能力有利于二硫化鉬與有機(jī)物接觸，因此石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片具有優(yōu)異的光催化特性，尤其是在可見光條件下。在可見照射條件下經(jīng)過75分鐘，亞甲基藍(lán)分子在石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片催化作用下全部分解完畢。遠(yuǎn)優(yōu)于目前的商用光催化劑和未負(fù)載的二硫化鉬納米片。此外，我們還測試了石墨烯負(fù)載二硫化鉬納米片的循環(huán)穩(wěn)定性，依然表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化特性。這也進(jìn)一步證明了將二硫化鉬納米片與石墨烯復(fù)合能有效地提高二硫化鉬光催化性能。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 張立德,牟季美;物理學(xué)與新型(功能)材料專題系列介紹(Ⅲ) 開拓原子和物質(zhì)的中間領(lǐng)域──納米微粒與納米固體[J];物理;1992年03期

本文編號：2319670