新型MoS2基异质结的构建及其可见光催化性能研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aoli668
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着工农业的快速发展、人口的迅速增长和生活水平的不断提高,水体的污染问题也已日益加剧。传统的水处理方法主要有物理分离法,化学氧化法和生物降解法等。但是这些方法存在着处理不彻底、产生二次污染、设备成本高等不足。而半导体光催化氧化技术是近年来迅速发展起来的利用太阳能进行能源转化和环境净化的一种绿色环保新技术,具有环保、节能、无二次污染等优势,在能源和环境领域具有非常重要的应用前景。但是单一半导体光催化剂由于响应范围窄、量子效率低、活性位点不足导致光催化转化效率低、太阳光利用率差等问题。对催化剂进行改性是提高光催化剂活性和光催化效率的有效途径。而构建半导体与半导体或贵金属之间的异质结构是加快光生载体有效分离进而提高光催化效率的一种有效方式。二硫化钼(MoS2)因其独特的二维片层结构和优异的光电性能在太阳能、催化和电化学等领域具有重要的研究和应用价值。然而,MoS2的光生电子-空穴对易发生复合导致光催化效率低。因此,本研究将围绕以MoS2半导体为基础进行改性,构建异质结型复合光催化剂来提高光催化活性。主要的研究工作分为以下几个部分:(1)通过简单的水热法制备出了花球型MoS2,再通过光还原沉积法制备了MoS2/Ag2S/Ag复合催化剂。对此复合光催化剂进行了XRD、TEM、XPS、BET等表征并将其应用于刚果红、四环素有机污染物光催化降解及条件致病菌(铜绿假单胞菌)的去除。实验结果表明,在可见光下此催化剂对刚果红的去除率为97.0%,对四环素的去除率为92.6%,并通过GC-MS分析讨论了四环素的降解途径。而且还利用活性基团捕获实验和电子顺磁共振证明了此复合光催化剂的电子传输途径为Z-scheme型,这种异质结构缩短了光生电子的传输路径,加快了光生电子-空穴对的分离效率。(2)通过两步水热反应首次制备出了WO3@MoS2中空管状p-n异质结型复合光催化剂,BET表征表明WO3@MoS2具有较大的比表面积(92.4 m2?g-1),光催化降解实验结果表明,WO3@MoS2对刚果红、罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙四种偶氮染料都有不同程度的降解,降解率分别为98.8%,89.3%,85.2%,57.6%。光催化效率的显著提高是由于(1)一维管状结构加快了光生电子传输速率;(2)WO3与MoS2形成的p-n异质结构有利于光生电子和空穴对的有效分离。(3)在第二部分研究工作的基础上,对WO3@MoS2中空管状复合光催化剂进行了改性,采用光还原法沉积了银单质,成功制备出WO3@MoS2/Ag复合光催化剂,此催化剂仍具有较大的比表面积(85.2 m2?g-1)。将WO3@MoS2/Ag联合过一硫酸氢盐(PMS)应用于环境干扰素双酚A的光催化降解。实验结果表明,过一硫酸氢盐(PMS)中的HSO5-能够被?OH或?O2-还原为?SO4-并使得双酚A的去除率为92.5%。其中,银单质与MoS2(p型半导体)界面之间形成了肖特基结,能够吸引MoS2上的空穴,这种结构有效提高了光生电子-空穴对的分离效率。(4)利用MoS2纳米片固有的大比表面积(87.71 m2?g-1),在其表面引入CoFe2O4磁性材料,采用一步水热法制备出MoS2/CoFe2O4磁性复合光催化剂。通过对此复合光催化剂进行了XRD、TEM、XPS、BET等表征及光催化降解刚果红、罗丹明B有机染料实验,可知,MoS2/CoFe2O4显著提高了光催化活性。并且该催化剂经重复使用七次后,刚果红、罗丹明B的降解率仍在80%以上,说明CoFe2O4增加了MoS2的稳定性和可循环利用率。经过活性基团捕获实验推测MoS2/CoFe2O4的电子传输途径为Z-scheme型。
其他文献
目的:本研究采用慢病毒携带NT-3(neurotrophin-3)基因转染的骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs),探讨NT-3修饰BMSCs移植阿尔茨海默病脑内对认知功
针对传统的矿山地质灾害危险性评估方法准确性低的情况,对河北省矿山地质灾害危险性评估基本方法进行了研究。通过收集河北省矿山的基本资料,对评估范围进行确定,在确定范围
深松耕作具有打破犁底层,增强耕作层和心土层之间的水肥流通的作用,但因耕作深度大,使得深松作业时耕作阻力大。振动深松具有减阻的优势,但振动深松机的振动传递至拖拉机,对
一个寻常的工作日,浙江杭州市数据资源局综合协调处副处长黄雪峰没有在工作岗位上,而是坐在由市政府组织的培训班教室里,和来自全市各个部门的99名优秀干部一起学习。不久后,
藏族文化中的穹形象不但是藏族苯教系统化的产物,也是藏民族文明在历史中不断独创并与周边其他优秀文明互相交流前行的产物。在它之上沉淀着藏民族远古的鸟穹崇拜演进的轨迹和
美国著名经济学家罗斯托提出“经济发展阶段理论”。他将一个地区、一个国家甚至全世界的经济发展分为6个阶段:传统社会阶段、起飞酝酿阶段、起飞阶段、成熟阶段、大众化高度
在网络文化和图像时代横行的今天,当下的汉语写作源头越来越窄,写作的过程越来越程式化,写作的诗意逐渐散失,写作的个性不断被泯灭。汉语写作应该具有一双穿透"假象"的慧眼,绕
目的:观察针刺结合复方夏天无片治疗寒湿型肩关节周围炎的临床效果。方法:将符合诊断标准的120例肩关节周围炎患者随机分为2组。针药组68例采用复方夏天无片加针刺治疗;针刺
全球价值链分工是一种产品在多国或地区分工连续生产,伴有中间品的进口和最终产品出口的国际分工形式。全球价值链分工是在经济全球化和知识经济条件下国际分工呈现出的新特点