随着全球工业化和现代化进程的加速,环境污染和能源危机已经成为制约人类社会和自身发展的两大难题,尤其是水污染已经严重危及人类健康,急需开发高效的污水净化技术来缓解人类面临的日益严峻的环境问题。半导体光催化技术能够利用太阳光的能量将对人体有毒有害的污染物降解成无毒无害的CO₂、H₂O和矿物质,在降解过程中能耗低、无二次污染、成本低、且能够在自然条件下进行深度净化,在近年来受到了越来越多的关注。作为一种二维材料,MoS₂具有合适的禁带宽度、丰富的活性位点、稳定的物理化学性质,因而在光催化降解有机污染方面被广泛的研究。但是,单独的MoS₂由于激子结合能高,存在光生电子和空穴容易复合等问题,因而其光催化效率受到一定限制。考虑到MoS₂在光催化方面的诸多优势,本文通过掺杂、半导体复合等方法制备了一系列的MoS₂基光催化材料,以进一步提高MoS₂的光催化活性。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）、电化学阻抗谱（EIS）、瞬态光电流密度谱、光致发光谱（PL）等对合成样品进行测试和表征,并通过降解罗丹明B和亚甲基蓝染料评估了合成样品的光催化活性,主要研究内容如下:（1）纳米MoS₂材料的可控水热合成工艺研究。纳米MoS₂材料具有多种不同的结构和形貌,不同结构形貌的纳米MoS₂在结晶性、比表面积和活性位点分布等方面存在差异,这些因素都会影响MoS₂材料的光催化活性。通过控制水热反应的前驱液配比、反应温度、反应时间、pH值和表面活性剂等因素来调控纳米MoS₂的结构形貌和尺寸,分别制备了花球状、片状和棒状三种不同形貌的纳米MoS₂材料。测试结果表明:在前驱液钼硫比为1:3,水热反应温度为200℃,反应时间为24 h,前驱液pH=3条件下所制备的片状MoS₂具有相对最大的比表面积,即124.52 m²/g。15 mg片状MoS₂在140 min内对50 ml浓度为20 mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝染料溶液的降解效率分别为96.11%和97.97%,与其它两种形貌相比,均表现出相对最高的降解效率,为后续MoS₂的掺杂、复合奠定了基础。（2）掺杂调控MoS₂的能带结构以提高其光催化活性。利用水热法对MoS₂纳米片分别进行了不同浓度的非金属P掺杂和过渡金属Fe掺杂。测试结果表明:15 mg 5.1 at.%P掺杂MoS₂能够在60 min内对50 ml浓度为20 mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝染料溶液的降解率分别达到92.35%和98.12%,15 mg 2.9 at.%Fe掺杂MoS₂能够在60 min内对50 ml浓度为20 mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝染料溶液的降解率分别达到98.10%和98.54%。与纯MoS₂纳米片相比,掺杂后的MoS₂纳米片光催化活性提高了2倍。这种增强的光催化降解活性可归结于以下三个方面的原因:首先,掺入到MoS₂中的P和Fe能够调制MoS₂的能带结构,增强了MoS₂对太阳光的吸收;其次,由于P和Fe的掺入造成了MoS₂层间距的扩张和面内的晶格畸变,改善了MoS₂的分散性,同时在原本惰性的MoS₂纳米片面内增加了额外的活性位点,其中P能够俘获光生空穴,Fe能够俘获光生电子,抑制了光生电子和空穴的复合,延长了光生电子和空穴的寿命,提高了光催化反应的活性;最后,被光生电子还原的Fe²⁺还能引发一些列的Fenton反应,光催化与Fenton反应协同进行。（3）MoS₂/碳基复合材料的合成及其增强的光催化活性。针对纯MoS₂光生电子和空穴易复合的问题,分别将还原氧化石墨烯（RGO）和碳布（CC）作为衬底材料,利用水热法将MoS₂纳米片原位垂直生长在RGO和CC上,分别制备了MoS₂/RGO和MoS₂/CC两种复合材料。测试结果表明:15 mg 7.5 wt.%MoS₂/RGO复合材料能够在60 min内对50 ml浓度为20 mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝染料溶液的降解率分别达到96.61%和98.82%,包含8.4 mg MoS₂的MoS₂/CC复合材料能在120 min内对50 ml浓度为20 mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝染料溶液的降解率分别达到96.12%和98.14%。与纯MoS₂纳米片相比,两种复合材料在降解有机染料性能方面均有较大幅度的提升。这种增强的光催化活性可归结于以下两方面的原因:首先,MoS₂与碳材料之间形成了肖特基结,当光照射复合材料时,在肖特基势类的作用下,光生电子由MoS₂转移到RGO,光生空穴则会留在MoS₂中,这样在空间上将光生电子和空穴有效分离,抑制了光生电子和空穴的复合,延长了光生电子和空穴的寿命,提高了光催化反应活性;其次,在复合过程中RGO不仅为MoS₂纳米片的生长提供了成核位点,同时也在溶液中形成了空间位阻效应,能够有效的阻止MoS₂纳米片的团聚,MoS₂纳米片垂直分散的生长在RGO上,这种形貌还能够产生更多的催化活性位点,提高MoS₂的光催化效率。为了便于光催化剂的回收再利用,将MoS₂纳米片垂直生长在碳布上,不仅能够利用MoS₂与碳材料之间形成的肖特基结提高光生电子和空穴的分离效率,产生更多的催化活性位点,同时也便于催化剂的回收再利用,避免二次污染。（4）MoS₂/RGO/Bi₂WO₆复合材料的制备及其光催化性能研究。为了构筑可见光驱动下的高活性光催化剂,首先通过水热法将MoS₂纳米片垂直原位生长在RGO上,制备了MoS₂/RGO复合材料。然后再利用水热法将Bi₂WO₆原位生长在MoS₂/RGO复合材料上,通过控制水热工艺参数和前驱液中各组分的比例,制备了不同复合比例的MoS₂/RGO/Bi₂WO₆复合光催化剂。测试结果表明:15 mg所制备的MoS₂/RGO/Bi₂WO₆-2样品在60 min内对50 ml浓度为20 mg/L的甲基橙染料溶液的降解率达到了93.45%,与MoS₂/RGO复合材料相比光催化活性提高了7倍,与纯Bi₂WO₆相比光催化活性提高了5倍。在光催化降解过程中,MoS₂与Bi₂WO₆上的光生电子都会部分转移到RGO上,光生空穴则继续留在MoS₂和Bi₂WO₆中,这不仅从空间上有效分离了光生电子和空穴,使得RGO上的电子参与还原反应,MoS₂和Bi₂WO₆上的空穴参与氧化反应,还充分利用了MoS₂太阳光利用率高和Bi₂WO₆中光生空穴氧化能力强的优势。Bi₂WO₆中氧化能力较强的光生空穴能够将难以降解的有机大分子降解成中间产物,MoS₂中氧化能力稍弱的光生空穴则将相对容易降解的中间产物进一步降解成CO₂、H₂O和无机物,三种材料协同作用,分级降解,极大提高了光降解活性。同时,RGO的存在不仅为MoS₂和Bi₂WO₆的生长提供了模板,同时在溶液中形成了空间位阻效应,使MoS₂和Bi₂WO₆尺寸更小,因而MoS₂/RGO/Bi₂WO₆复合材料具有更大的比表面积。