層狀MoS2-Cu2O復合半導體的制備及其光催化性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、二硫化鉬是具有類石墨烯結構的典型層狀過渡金屬硫屬化合物,二維MoS2是一種典型的二維材料。在從三維材料變?yōu)槎S材料時,由于強烈的各向異性、量子尺寸效應、比表面積急速增加,使 MoS2具有獨特的機械、光、電、儲能、催化以及氣敏特性,在電子器件、光學器件、固體潤滑劑、催化劑、超電容、鋰電池等領域具有廣闊的研究價值,而且MoS2儲量豐富、價格低廉,適合工業(yè)化大規(guī)模生產,成為近年來研究比較深入的二維材料。半導體MoS2的能帶結構隨著自身層數的減

2、少而變化,人們可以按照自身的意愿有目的地控制MoS2層數來得到合適的能帶,具有廣闊的研究價值和應用意義。
  由于二維MoS2的半導體特性、能帶可控性、大量暴露的活性位點,使其在光電化學領域,特別是光催化應用得到了廣泛的關注。單層MoS2的1.8eV帶隙寬度合適能吸收可見光,其直接帶隙結構有利于電子躍遷,層狀邊緣懸掛鍵多活性強,但其制備方法和低催化活性限制了它的發(fā)展。目前MoS2普遍是作為助催化劑和復合半導體出現在高效光催化劑中的

3、,單獨高效的MoS2光催化劑還有待研究。復合半導體光催化劑以其有效的分離電子空穴對、較高的光催化活性而出名,它的設計和制備關鍵是尋找合適的兩個或多個半導體材料,要求其能帶結構匹配、半導體材料之間能形成異質結、材料表面有大量活性位點。二維MoS2的比表面積大、能帶結構能由其層數調控、層狀邊緣有大量不飽和活性位點、自身n型半導體特性,與能響應可見光的p型半導體Cu2O可以組成很好復合半導體。因此,尋找簡單、易行、低廉、溫和的制備方法,有目的

4、地控制兩者的能級匹配、形成更多更緊密的異質結,制備出高效的復合半導體光催化劑,對于光催化劑的設計和基礎研究及實際應用都有十分重要的指導意義。我們通過復合半導體在光催化降解活性的提高來研究設計和制備具有高催化活性的復合半導體光催化劑。
  本文通過制備方法、MoS2形貌、MoS2含量來研究復合半導體MoS2/Cu2O如何更好地分離光生電子空穴對,抑制光生載流子的復合來提高它的光催化活性。
 ?。?)基于復合半導體的光催化活性提

5、高的原理,使用水熱合成法在MoS2納米片上生長出Cu2O納米顆粒,形成復合半導體MoS2/Cu2O。通過對比少數層MoS2、Cu2O、MoS2/Cu2O的光催化活性,驗證了光催化劑設計的合理性。
 ?。?)基于MoS2/Cu2O光催化活性與異質結相關的聯(lián)系,通過化學合成方法和物理合成方法制備出相同組分含量的 MoS2/Cu2O,探究了異質結對光催化活性的影響和制備方法對異質結形成的影響。
  (3)基于 MoS2的帶隙寬度、

6、導帶價帶電位與它的層數密切相關,通過液相剝離法和梯度離心法將塊狀 MoS2剝離為不同厚度的 MoS2懸浮液,隨著 MoS2厚度的減少,MoS2的比便面積增大,帶隙寬度變大、導帶價帶電位增高,光生電子空穴對的氧化還原能力增強,有利于光催化反應的進行。水熱合成出具有不同MoS2厚度的MoS2/Cu2O,并探究其光催化活性。
  (4)基于已知 MoS2/Cu2O光催化活性較高的 MoS2最佳厚度,探究MoS2含量對MoS2/Cu2O光

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