【摘 要】
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气凝胶由相互连接的三维固体网络和大量孔隙组成,具有低密度、高孔隙率和大比表面积的优点。金属硫化物气凝胶是一类新兴的气凝胶材料,不仅具有气凝胶的各种优点,还保留了金属硫化物独特的性质,因此在许多领域都有着良好的发展前景。然而,对于金属硫化物气凝胶的研究大部分集中在光电和光催化领域,忽视了其丰富的多功能活性位点在重金属离子吸附和电催化领域的应用潜力。在本文中,我们制备了多种金属硫化物气凝胶,并研究了它
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气凝胶由相互连接的三维固体网络和大量孔隙组成,具有低密度、高孔隙率和大比表面积的优点。金属硫化物气凝胶是一类新兴的气凝胶材料,不仅具有气凝胶的各种优点,还保留了金属硫化物独特的性质,因此在许多领域都有着良好的发展前景。然而,对于金属硫化物气凝胶的研究大部分集中在光电和光催化领域,忽视了其丰富的多功能活性位点在重金属离子吸附和电催化领域的应用潜力。在本文中,我们制备了多种金属硫化物气凝胶,并研究了它们的重金属离子吸附和电催化析氢性能。主要研究内容如下:（1）通过[Mo3S13]2-团簇与[Sn2S6]4-团簇之间的复分解反应,并引入Co2+离子加速凝胶化过程制备了一种新的Co Mo4Sn0.25S19气凝胶。当气凝胶用于重金属离子吸附时,发现它对多种软路易斯酸重金属离子具有良好的亲和力。气凝胶对Hg2+的最大吸附容量为240.89 mg/g,根据动力学和等温线模型拟合结果表明,Hg2+主要以化学吸附和单层吸附的形式吸附在气凝胶表面。重金属离子溶液的p H值对气凝胶的吸附性能有重要影响。（2）通过[Mo3S7Br6]2–团簇与[Sn2S6]4-团簇之间的快速复分解反应制备了Mo4Sn5S24气凝胶,实现了快速凝胶化。该气凝胶无需引入Co2+离子作为连接物,保留了更多的吸附活性位点,因此对Hg2+的最大吸附容量提高到了543.48 mg/g,并具有更快的吸附速率。此外,溶液的p H值对气凝胶的吸附性能的影响变小。所合成的Mo4Sn5S24气凝胶具有更优异的吸附性能。（3）制备了Co2Mo3Sn2S15、Co2Mo3Sn6S17和Co2Mo5S15三元金属硫化物气凝胶,对比它们在酸性电解质中的电催化析氢性能,探究了不同组分对气凝胶的催化性能的影响。其中,Co2Mo5S15气凝胶具有更好的表现。研究发现可以通过改变Co2Mo5S15气凝胶的组分对气凝胶的析氢性能进行优化,得到性能更好的气凝胶催化剂。
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