本文關(guān)鍵詞：MoS_2-g-C_3N_4復(fù)合材料的合成及光催化制氫性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

MoS_2-g-C_3N_4復(fù)合材料的合成及光催化制氫性能研究

張雪偉  

【摘要】：半導(dǎo)體光催化劑是通過(guò)利用太陽(yáng)光作為光源，驅(qū)動(dòng)一系列氧化-還原反應(yīng)，將低密度的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為高密度的化學(xué)能或直接被用來(lái)降解有機(jī)污染物，被認(rèn)為是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染等的理想途徑。近年來(lái)，聚合物石墨相氮化碳(g-C3N4)由于具有合適的帶隙(2.7eV)，獨(dú)特的電子能帶結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，被當(dāng)作是一種廉價(jià)的，穩(wěn)定的可見光型催化劑。廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能的光催化轉(zhuǎn)化，如光催化分解水制氫制氧、有機(jī)污染物的降解等。 然而，基于傳統(tǒng)的g-C3N4光催化劑存在的比表面積小，，光生電子-空穴容易復(fù)合，光催化活性低等因素。為進(jìn)一步提高g-C3N4的光催化效果，本文采用廉價(jià)易得的尿素和二氰二胺為前驅(qū)體，以尿素為氣泡模板，基于前驅(qū)體自身縮聚的熱解法合成了多孔g-C3N4粉末。利用乙二醇作為溶劑采用溶劑熱法，將不同含量的MoS2擔(dān)載在其表面，由于二者的協(xié)同作用，形成了密切的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而制備了一系列MoS2-g-C3N4復(fù)合光催化材料。運(yùn)用透射電子顯微鏡(TEM)和元素分布(mapping)分析、X射線衍射(XRD)能譜、傅里葉紅外變換光譜(FT-IR)、物理吸附儀(N2-BET)、EA元素分析、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)、X射線光電子(XPS)能譜、紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)和光致激發(fā)光譜(PL)等分析了材料的形貌、晶相、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能；以可見光催化分解水制氫來(lái)評(píng)價(jià)其光催化性能；并考察了MoS2，焙燒溫度對(duì)光催化活性的影響，探討光催化性能的影響因素和規(guī)律。 論文的主要研究成果包括： (1)以尿素和二氰二胺為原料，制備了多孔g-C3N4。通過(guò)溶劑熱方法擔(dān)載MoS2對(duì)其進(jìn)行改性，制備了MoS2-g-C3N4復(fù)合光催化材料。光催化性能結(jié)果顯示，復(fù)合材料的光催化效果明顯提高，MoS2的含量，焙燒溫度存在最佳值。其中，在600℃條件下，以5℃/min升溫速率合成的g-C3N4當(dāng)擔(dān)載4wt%的MoS2顯示最高的光催化活性，可見光下分解水產(chǎn)氫速率為43.64umolh-1。通過(guò)循環(huán)實(shí)驗(yàn)可得，MoS2-g-C3N4復(fù)合材料顯示良好的穩(wěn)定性。 (2)表征結(jié)果顯示，MoS2-g-C3N4復(fù)合材料形成了密切的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，溶劑熱處理后，復(fù)合材料進(jìn)一步熱解縮聚，樣品的結(jié)晶度、碳氮比、比表面積和孔體積都增大，材料的禁帶寬度變寬。 (3)提出一個(gè)簡(jiǎn)單的光催化機(jī)理，光催化活性的提高歸因于MoS2與g-C3N4協(xié)同作用形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及MoS2作為電子捕獲劑，可有效分離光生電子和空穴，降低電子-空穴對(duì)的復(fù)合效率，進(jìn)而提高光催化活性。本研究可為復(fù)合光催化劑的合成提供一種新的簡(jiǎn)易操作方法，并為實(shí)用性功能材料提供一定借鑒。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

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7 劉岑岑;二氧化鈦薄膜的制備、改性及其光催化性能研究[D];浙江大學(xué);2010年

8 陳旭;氮摻雜二氧化鈦的制備及其光催化性能的研究[D];福州大學(xué);2005年

9 周鵬;復(fù)合金屬硫化物催化劑的表面結(jié)構(gòu)改性及其可見光催化析氫性能的研究[D];蘭州大學(xué);2012年

10 張麗麗;釩酸鉍復(fù)合光催化劑的改性及光催化性能的研究[D];陜西科技大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：MoS_2-g-C_3N_4復(fù)合材料的合成及光催化制氫性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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