MoX2(X=S,Se)-TiO2納米管陣列光催化凈化污染物研究.pdf

1、伴隨人類社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)文明的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染現(xiàn)象日益凸顯，成為危害人類身體健康和阻礙可持續(xù)發(fā)展的不可忽視的問題。因此，發(fā)展一系列綠色、經(jīng)濟(jì)、可大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的處理辦法來解決這兩大難題勢(shì)在必行。近年來熱議的光催化技術(shù)是一種有望解決能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問題的有效辦法。納米尺寸的TiO2作為一種典型的光催化劑，具有高穩(wěn)定性、環(huán)境友好、廣泛存在和價(jià)格低廉等有點(diǎn)，在產(chǎn)氫和降解污染物等領(lǐng)域都被廣泛研究。
　　本文以TiO2

2、納米管陣列為基底，通過水熱技術(shù)在其上修飾類石墨烯二維硫族半導(dǎo)體層狀材料，針對(duì)重金屬Cr6+的還原或有機(jī)污染物4-NP的降解，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)以商業(yè)鈦網(wǎng)為Ti基，采用陽極氧化法生長(zhǎng)TiO2納米管陣列(TiO2 NTs)。以硒粉為Se源，鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)為Mo源，Ti/TiO2 NTs為基底，水熱法在其上原位生長(zhǎng)MoSe2納米花狀材料，得到MoSe2@TiO2 NTs復(fù)合材料。通過SEM、TEM、XRD

3、、XPS、UV-vis和PL光譜以及光電流測(cè)試等表征手段對(duì)材料的微觀形貌和組成，以及光電性能進(jìn)行測(cè)試。以Cr6+溶液為污染物模型，測(cè)試材料的光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，復(fù)合材料具有更高的光催化還原性能，這是由于TiO2 NTs和MoSe2納米片的緊密結(jié)合構(gòu)筑了一個(gè)穩(wěn)定的傳統(tǒng)II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，提高了材料的光生電子和空穴的分離效率，使材料具有更高的量子利用效率。
　　(2)以固態(tài)導(dǎo)電的、繞成螺旋狀的柔性鈦線為Ti基生長(zhǎng)TiO2 NTs。

4、隨后同樣以水熱法在Ti/TiO2 NTs基底上生長(zhǎng)MoSe2納米片狀材料，與第二章不同之處為，作為助催化劑的MoSe2修飾量大為改變，最終得到與上述傳統(tǒng)II型異質(zhì)結(jié)不同的直接Z型異質(zhì)結(jié)材料，在實(shí)現(xiàn)材料光生電子和空穴在空間上有效分離的同時(shí)，保證了材料自身最優(yōu)的氧化和還原能力。以對(duì)硝基苯酚(4-NP)為有機(jī)污染物模型，測(cè)試材料的光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，合適的MoSe2負(fù)載量可以得到理想的直接Z型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，少量、均勻的負(fù)載以及兩種半導(dǎo)體間

5、的緊密結(jié)合尤為重要。
　　(3)以固態(tài)導(dǎo)電的、繞成螺旋狀的柔性鈦線為Ti基生長(zhǎng)TiO2 NTs。以硫脲為S源，鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)為Mo源，Ti/TiO2 NTs為基底，水熱法在其上原位生長(zhǎng)MoS2納米片層材料，得到MoS2@TiO2 NTs復(fù)合材料，并應(yīng)用于對(duì)高濃度Cr6+的光電催化(PEC)還原，且在PEC過程中加入不同的小分子有機(jī)酸(LOAs)來改善TiO2對(duì)可見光利用率不足的劣勢(shì)。實(shí)驗(yàn)證明，在LOAs的協(xié)助下