鉬系光電催化材料的制備和性能測試
發(fā)布時間：2021-11-11 15:31
鉬基催化劑活性高,且儲量豐富,在光催化降解、光電催化析氫、電催化析氫、電池電極等多領域都有著巨大的應用潛力。本文從MoO3出發(fā),一方面,通過對MoO3的改性處理為MoO3引入氧空穴,以提高其催化性能,并測試了其在催化降解羅丹明B中的性能;另一方面,以MoO3為前驅體,采用水熱法制備了金屬相的1T-MoS2材料,并測試了其電催化析氫性能。主要工作內容如下:（1）首先采用沉淀法制備了MoO3,然后以抗壞血酸為改性劑,對MoO3進行表面還原改性處理后得到了MoO3-x,通過控制改性時間,實現(xiàn)了氧空穴含量可控的MoO3-x的制備,最后以羅丹明B為模擬污染物對制備的MoO3和MoO3-x的光催化降解活性進行了測試。MoO3-x的降解效率明顯高于MoO3,這是因為經表面還原改性處理后,MoO3-x
【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
MoO3常見的三種晶型結構（a）α-MoO3，（b）β-MoO3,（c）h-MoO3[11]
重慶大學碩士學位論文1緒論7荷載流子輸運、高耐磨性等。然而，與石墨烯相比，二硫化鉬具有更低的成本、更豐富且可調諧的帶隙以及良好的可見光吸收能力等優(yōu)點，在能源和環(huán)境問題上都發(fā)揮了十分重要的作用[5]，是實現(xiàn)鉬礦資源的充分高效的利用的重點研究方向。圖1.2MoS2的層狀結構[49]Fig.1.2LayeredcrystalstructureofMoS21.3.2MoS2的應用MoS2兼具金屬性和半導體特性、嵌入離子容量高、電子傳輸快等優(yōu)異的物理化學性能，使得在光催化降解等環(huán)境污染治理領域以及超級電容器，鋰離子電池、光電催化析氫等能量存儲領域都展示了極佳的應用潛能。①光催化降解近年來，二硫化鉬以其無毒、環(huán)保、耐光腐蝕、吸收光譜與太陽光譜相匹配等優(yōu)點引起了人們對其光催化性能的廣泛研究。二硫化鉬納米材料是一種很有前途的可替代材料，可作為可見光驅動的光催化劑用于降解水環(huán)境中存在的有機污染物[50]。Zhou等[51]采用無模板水熱法合成了多孔MoS2，由于多孔二硫化鉬具有更多的活性邊緣位置，使得多孔二硫化鉬對MB的降解表現(xiàn)出良好的光催化活性。通常情況下，純二硫化鉬的光生電子空穴對的復合速率較高，光催化性能相對較低，而將二硫化鉬與其他半導體材料結合形成復合光催化劑的方式能有效克服電子空穴對復合的缺點，大幅提升二硫化鉬的光催化性能。Xia等[52]采用乙二醇輔助微波法制備了MoS2/BiOBr中空微球，并對其在可見光照射下對環(huán)丙沙星和RhB的催化降解性能進行了評價。結果表明，MoS2負載量為0.2wt%的MoS2/BiOBr微球具有比BiOBr更高的光催化活性，這是因為MoS2和BiOBr形成的異質結結
重慶大學碩士學位論文1緒論10圖1.3Kong等人制備的MoS2垂直納米膜的理想模型[60]（a），Huang等制備的MoS2納米片的TEM圖片[61]（b），Li等負載在CdS上的MoS2量子點[62]（c）Fig.1.3Idealizedstructureofedge-terminatedMoS2filmspreparedbyKongetal.(a)，TEMimageofMoS2nanosheetspreparedbyHuangetal.(b)TEMimageofMoS2dotspreparedbyLietal.(c)②制備MoS2復合材料與其他材料復合是提升材料性能常用的手法，石墨烯、碳納米管、有序介孔碳等都是常見的負載骨架，在提升材料比表面積和導電性上起著十分重要的作用。Deng[63]等在還原氧化石墨烯表面垂直生長了薄片，該復合材料在酸性介質中展現(xiàn)了優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性（圖1.4a）。Ge[64]等將MoS2負載到有序介孔碳（MCNs）上，得益于介孔碳豐富的孔結構和超高的比表面積，該MoS2/MCNs復合材料具備低過電位和高電流密度，析氫性能得到了有效提升。Nikam[65]等采用化學沉積的方式在導電的3D-MoO2上沉積了納米片，3D結構充分暴露了邊緣S原子，導電的負載骨架加速了質子的傳輸速率，惰性MoS2有效保護了MoO2骨架使得其不受腐蝕，增強了材料的電化學耐久性（圖1.4b）。Sun等[66]將MoS2負載到Co3O4納米片上，構建了MoS2/Co3O4復合材料，此種結構一方面大大MoS2增加了的活性位點，另一方面，鈷離子與S原子的邊緣偶聯(lián)促進了質子的吸附過程，在兩種因素的共同促進下，其起始電位降低到了76mV（圖1.4c）。Chen[67]等采用熱相化學沉積的方法，在300℃下用10%H2S/90%H2氣體對垂直生長的MoO3納米線進行硫化，得到了垂直排列的核殼型的MoS2/MoO3復合材料,垂直MoO3納米線骨架為
本文編號：3489105
【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
MoO3常見的三種晶型結構（a）α-MoO3，（b）β-MoO3,（c）h-MoO3[11]
重慶大學碩士學位論文1緒論7荷載流子輸運、高耐磨性等。然而，與石墨烯相比，二硫化鉬具有更低的成本、更豐富且可調諧的帶隙以及良好的可見光吸收能力等優(yōu)點，在能源和環(huán)境問題上都發(fā)揮了十分重要的作用[5]，是實現(xiàn)鉬礦資源的充分高效的利用的重點研究方向。圖1.2MoS2的層狀結構[49]Fig.1.2LayeredcrystalstructureofMoS21.3.2MoS2的應用MoS2兼具金屬性和半導體特性、嵌入離子容量高、電子傳輸快等優(yōu)異的物理化學性能，使得在光催化降解等環(huán)境污染治理領域以及超級電容器，鋰離子電池、光電催化析氫等能量存儲領域都展示了極佳的應用潛能。①光催化降解近年來，二硫化鉬以其無毒、環(huán)保、耐光腐蝕、吸收光譜與太陽光譜相匹配等優(yōu)點引起了人們對其光催化性能的廣泛研究。二硫化鉬納米材料是一種很有前途的可替代材料，可作為可見光驅動的光催化劑用于降解水環(huán)境中存在的有機污染物[50]。Zhou等[51]采用無模板水熱法合成了多孔MoS2，由于多孔二硫化鉬具有更多的活性邊緣位置，使得多孔二硫化鉬對MB的降解表現(xiàn)出良好的光催化活性。通常情況下，純二硫化鉬的光生電子空穴對的復合速率較高，光催化性能相對較低，而將二硫化鉬與其他半導體材料結合形成復合光催化劑的方式能有效克服電子空穴對復合的缺點，大幅提升二硫化鉬的光催化性能。Xia等[52]采用乙二醇輔助微波法制備了MoS2/BiOBr中空微球，并對其在可見光照射下對環(huán)丙沙星和RhB的催化降解性能進行了評價。結果表明，MoS2負載量為0.2wt%的MoS2/BiOBr微球具有比BiOBr更高的光催化活性，這是因為MoS2和BiOBr形成的異質結結
重慶大學碩士學位論文1緒論10圖1.3Kong等人制備的MoS2垂直納米膜的理想模型[60]（a），Huang等制備的MoS2納米片的TEM圖片[61]（b），Li等負載在CdS上的MoS2量子點[62]（c）Fig.1.3Idealizedstructureofedge-terminatedMoS2filmspreparedbyKongetal.(a)，TEMimageofMoS2nanosheetspreparedbyHuangetal.(b)TEMimageofMoS2dotspreparedbyLietal.(c)②制備MoS2復合材料與其他材料復合是提升材料性能常用的手法，石墨烯、碳納米管、有序介孔碳等都是常見的負載骨架，在提升材料比表面積和導電性上起著十分重要的作用。Deng[63]等在還原氧化石墨烯表面垂直生長了薄片，該復合材料在酸性介質中展現(xiàn)了優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性（圖1.4a）。Ge[64]等將MoS2負載到有序介孔碳（MCNs）上，得益于介孔碳豐富的孔結構和超高的比表面積，該MoS2/MCNs復合材料具備低過電位和高電流密度，析氫性能得到了有效提升。Nikam[65]等采用化學沉積的方式在導電的3D-MoO2上沉積了納米片，3D結構充分暴露了邊緣S原子，導電的負載骨架加速了質子的傳輸速率，惰性MoS2有效保護了MoO2骨架使得其不受腐蝕，增強了材料的電化學耐久性（圖1.4b）。Sun等[66]將MoS2負載到Co3O4納米片上，構建了MoS2/Co3O4復合材料，此種結構一方面大大MoS2增加了的活性位點，另一方面，鈷離子與S原子的邊緣偶聯(lián)促進了質子的吸附過程，在兩種因素的共同促進下，其起始電位降低到了76mV（圖1.4c）。Chen[67]等采用熱相化學沉積的方法，在300℃下用10%H2S/90%H2氣體對垂直生長的MoO3納米線進行硫化，得到了垂直排列的核殼型的MoS2/MoO3復合材料,垂直MoO3納米線骨架為
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