本文關(guān)鍵詞：金屬硫化物納米材料的制備及其光催化性能

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【摘要】：化石能源的枯竭和環(huán)境污染的日益加劇已成為當(dāng)今人類社會所面臨的兩大難題。因此,如何開發(fā)、使用可再生能源(如太陽能、風(fēng)能等)成為了當(dāng)前的研究熱點。人們在此進(jìn)行了大量的研究并取得了一些有意義的成果。其中,因具有環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和、操作工藝簡單、可持續(xù)等特點,光催化技術(shù)尤其引人關(guān)注,被認(rèn)為是一個解決上述兩大問題的有效方法。對于光催化技術(shù)研究來說,其關(guān)鍵是高效光催化劑的設(shè)計與開發(fā)。近年來,金屬硫化物納米材料被人們認(rèn)為是一個有前途的可見光催化劑,在光催化制氫和光催化降解領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。為此,在本文研究中,我們選擇SnS2和MoS2納米材料作為研究對象,對其合成及在光催化制氫和光催化降解領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并得到了一系列令人感興趣的研究成果。1.以SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺為起始原料,使用聚乙烯毗咯烷酮作為包覆劑和晶體生長修飾劑,通過溫和的水熱技術(shù)制備了蠕蟲狀硫錫礦SnS2納米顆粒。所得SnS2納米顆粒的大小大約為3 nm×6 nm,對可見光具有較強(qiáng)的吸收,且比表面積較大(30.54m2/g)。2.探討了所制得的SnS2納米顆粒對Cr(Ⅵ)離子光還原反應(yīng)的催化活性。發(fā)現(xiàn)在可見光照射下,該SnS2納米顆粒對于Cr(Ⅵ)離子光還原反應(yīng)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)離子發(fā)生了還原反應(yīng),轉(zhuǎn)變?yōu)镃r(Ⅲ)。這表明所制得的SnS2納米顆粒是一種具有很大應(yīng)用潛力的可見光催化劑,有可能在Cr(Ⅵ)污染物處理方面得到應(yīng)用。3.以Na2MoO4·2H2O和硫脲為原料,鈦片為固體基底,乙二胺為形貌誘導(dǎo)劑,通過一步水熱法成功地在鈦片上構(gòu)筑了具有多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的MoS2納米多級結(jié)構(gòu),該納米多級結(jié)構(gòu)是由少層MoS2納米片組成,且具有較強(qiáng)的可見光吸收能力和很大的比表面積。4.以乳酸為犧牲劑,對所制得的MoS2納米多級結(jié)構(gòu)的可見光催化制氫活性進(jìn)行了探討。結(jié)果表明該MoS2納米多級結(jié)構(gòu)是一個高效、穩(wěn)定的可見光制氫催化劑。在最佳條件下,光催化制氫速率可達(dá)240μmol·g-1·h-1。此相對,普通的MoS2納米粒子膜在同樣的反應(yīng)條件下幾乎沒有光催化制氫活性。此外,通過考察犧牲劑的濃度、乙二胺濃度、水熱反應(yīng)溫度及水熱反應(yīng)時間等對樣品光催化制氫活性的影響,我們認(rèn)識到網(wǎng)狀MoS2納米多級結(jié)構(gòu)在光催化制氫過程中起著重要的作用。該作用主要體現(xiàn)在以下四個方面：(1)提供較大的比表面積和快速氫氣擴(kuò)散通道。(2)抑制MoS2納米片的團(tuán)聚,從而暴露出更多的硫邊緣作為反應(yīng)活性位點,提高了光催化活性。(3)減弱了對光的反射強(qiáng)度,提高了催化劑對光的捕獲能力。(4)納米片的二維結(jié)構(gòu)特點、定向排列等特點促進(jìn)了光生電子的傳輸和電子-空穴對的分離。
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
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本文編號：1245120