论文部分内容阅读
环境污染和能源危机问题是与人类生存和发展密切相关的两大难题,利用半导体技术解决有机物污染问题是近几年半导体材料领域的研究热点。本文采用水热法制备球状MoS2/TiO2异质结构复合材料,提高材料光能利用率和量子产率,并系统的研究了其在可见光下的光催化性能。以葡萄糖为原料,选取反应温度和反应时间为变量,以碳微球尺寸、形貌以及单分散度为标准,采用水热法制备碳微球,通过X射线衍射仪（X-ray Diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对反应产物进行表征,优化制备工艺参数为:反应温度为200℃,反应时间为10 h。以碳微球为模板,利用其表面官能团易与金属离子相互作用的特性,使其与钛酸丁酯中金属离子发生相互作用,通过控制钛酸丁酯的水解速率控制化学反应速率,实现对基底材料的形貌调控,反应结束后对产物进行高温退火,得到球状TiO2。以球状TiO2为基底材料,通过水热法制备球状MoS2/TiO2复合材料,通过正交实验和单因素实验,探究出性能较优的复合材料制备工艺参数,并应用XRD、SEM、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）等表征测试方法对材料进行了系统的分析,确定其晶体结构、微观形貌和原子振动模式。优化复合材料制备工艺参数为:Mo:S原子比为1:3.5、Mo:Ti原子比为3:1、反应时间为24 h、反应温度为200℃、前驱液pH值为3。在可见光条件下,研究了球状MoS2/TiO2复合材料对几种常见有机染料的光催化效果,结果表明:球状MoS2/TiO2复合材料对罗丹明B、亚甲基蓝表现出良好的光催化效果,光催化120 min后,降解率均在90%以上,对甲基橙光催化效果较低,降解率约为78%,对刚果红催化效果很弱,其降解率为35%,复合材料具有很好的稳定性和可复用性,可以作为稳定的、可循环使用的光催化材料,具有很好的商业应用前景。在优化工艺基础上,进一步探究不同类型表面活性剂对复合材料光催化性能的影响,结果表明:添加一定量的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）可以显著提高复合材料在可见光下的光催化性能,而添加非离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备的复合材料吸附性能较好,在暗反应结束即可实现染料的褪色。在实验基础上对MoS2/TiO2光催化机理进行了分析。