仲月瑶:0D/2D硫属纳米复合光催化材料的制备及其性能研究论文

仲月瑶:0D/2D硫属纳米复合光催化材料的制备及其性能研究论文

本文主要研究内容

作者仲月瑶(2019)在《0D/2D硫属纳米复合光催化材料的制备及其性能研究》一文中研究指出:金属硫属化合物作为光催化剂时,易发生光生电子-空穴对的复合以及光腐蚀,因此自身的催化活性和稳定性较低。过渡金属二硫化物(TMDs)是一种具有特殊带隙结构的二维(2D)材料,可以代替贵金属Pt、Au等作为助催化剂提高光催化剂的光生电子-空穴对的分离和转移速率。另外,2D TMDs具有较大的比表面积,与光催化材料复合时可以起到支撑作用,从而提高光催化剂的稳定性。本论文中,我们设计和制备了一系列的0D金属硫属化合物和2D TMDs的复合材料,解决了金属硫属化合物光催化活性低和光稳定性差的问题。具体研究内容如下:(1)设计制备具有高催化效率和光稳定性的0D/2D CdS/WS2纳米复合光催化材料,并研究了利用光腐蚀-重结晶提高其光催化性能的机理。初始复合材料中CdS纳米颗粒均匀的生长在WS2纳米片的表面上,其光解水产氢效率随着光照时间的延长而增强,光照100 h之后催化效率达到最高值,且表现出非常优异的光稳定性。光照200 h之后的复合材料中CdS纳米颗粒的尺寸变小,CdS与WS2纳米片之间相互作用增强。结合ICP-AES分析,提出了 CdS/WS2纳米复合材料中的CdS颗粒在光照下发生光腐蚀-重结晶的机理。研究结果表明光腐蚀-重结晶效应有利于提高0D/2D金属硫属化合物/TMDs纳米复合材料的光催化活性和稳定性。(2)设计制备具有高催化效率和光稳定性的0D/2D CdSe/WS2纳米复合光催化材料,并研究了能带结构匹配提高其光催化性能的机理。根据量子尺寸效应和能带工程理论,通过调控CdSe量子点(QDs)的尺寸,使得CdSe QDs的能带结构与WS2纳米片的能带结构互相匹配。调控反应条件在WS2纳米片表面均匀的生长不同尺寸的CdSe QDs。对不同尺寸CdSe QDs的能带结构进行研究,发现7~8 nm CdSe QDs的能带结构恰好和WS2纳米片的能带结构进行匹配,实现了光生电子-空穴对的有效分离和快速转移。对比研究拥有不同QDs尺寸的CdSe/WS2复合材料的光催化性能,发现7~8 nm CdSe QDs的CdSe/WS2复合材料表现出非常优异的光解水产氢效率和光稳定性。研究结果表明能带匹配的0D/2D纳米复合材料能够有效提高光催化剂的催化活性和光稳定性。(3)设计制备具有p-n-n串联异质结的CoP/CdS/WS2纳米复合光催化材料,并研究了其在无牺牲剂条件下进行光解水产氢,以及光降解有机污染物与光解水产氢协同进行的机理。0D/2D CoP/CdS/WS2复合材料内部的p-n-n串联异质结,能够有效的分离和转移电子-空穴对,延长光生载流子的寿命,实现无牺牲剂条件下的光解水产氢反应,以及在RhB溶液中发生光解水产氢和光降解有机污染物同时进行的双功能光催化反应,并表现出优异的光稳定性。研究结果表明设计和制备具有p-n-n串联异质结构的纳米复合材料为实现无牺牲剂光解水产氢提供了新思路。(4)制备具有高催化效率和光稳定性的ZnS/WS2纳米复合光催化材料,并研究了全光照射下宽带隙ZnS/窄带隙WS2纳米片复合材料发生光解水产氢的机理。通过调控实验条件,ZnS纳米颗粒均匀的生长在WS2纳米片的表面;瞬态光电流性能测试表明宽带隙的ZnS与WS2纳米片复合之后有利于提高光生电子-空穴对的分离和转移速率。ZnS/WS2复合材料在全光谱辐照下具有较高的光解水产氢效率和光稳定性。ZnS/W S2纳米复合材料的成功制备为宽带隙半导体材料在光催化领域的应用开辟了新途径。

Abstract

jin shu liu shu hua ge wu zuo wei guang cui hua ji shi ,yi fa sheng guang sheng dian zi -kong xue dui de fu ge yi ji guang fu shi ,yin ci zi shen de cui hua huo xing he wen ding xing jiao di 。guo du jin shu er liu hua wu (TMDs)shi yi chong ju you te shu dai xi jie gou de er wei (2D)cai liao ,ke yi dai ti gui jin shu Pt、Audeng zuo wei zhu cui hua ji di gao guang cui hua ji de guang sheng dian zi -kong xue dui de fen li he zhuai yi su lv 。ling wai ,2D TMDsju you jiao da de bi biao mian ji ,yu guang cui hua cai liao fu ge shi ke yi qi dao zhi cheng zuo yong ,cong er di gao guang cui hua ji de wen ding xing 。ben lun wen zhong ,wo men she ji he zhi bei le yi ji lie de 0Djin shu liu shu hua ge wu he 2D TMDsde fu ge cai liao ,jie jue le jin shu liu shu hua ge wu guang cui hua huo xing di he guang wen ding xing cha de wen ti 。ju ti yan jiu nei rong ru xia :(1)she ji zhi bei ju you gao cui hua xiao lv he guang wen ding xing de 0D/2D CdS/WS2na mi fu ge guang cui hua cai liao ,bing yan jiu le li yong guang fu shi -chong jie jing di gao ji guang cui hua xing neng de ji li 。chu shi fu ge cai liao zhong CdSna mi ke li jun yun de sheng chang zai WS2na mi pian de biao mian shang ,ji guang jie shui chan qing xiao lv sui zhao guang zhao shi jian de yan chang er zeng jiang ,guang zhao 100 hzhi hou cui hua xiao lv da dao zui gao zhi ,ju biao xian chu fei chang you yi de guang wen ding xing 。guang zhao 200 hzhi hou de fu ge cai liao zhong CdSna mi ke li de che cun bian xiao ,CdSyu WS2na mi pian zhi jian xiang hu zuo yong zeng jiang 。jie ge ICP-AESfen xi ,di chu le CdS/WS2na mi fu ge cai liao zhong de CdSke li zai guang zhao xia fa sheng guang fu shi -chong jie jing de ji li 。yan jiu jie guo biao ming guang fu shi -chong jie jing xiao ying you li yu di gao 0D/2Djin shu liu shu hua ge wu /TMDsna mi fu ge cai liao de guang cui hua huo xing he wen ding xing 。(2)she ji zhi bei ju you gao cui hua xiao lv he guang wen ding xing de 0D/2D CdSe/WS2na mi fu ge guang cui hua cai liao ,bing yan jiu le neng dai jie gou pi pei di gao ji guang cui hua xing neng de ji li 。gen ju liang zi che cun xiao ying he neng dai gong cheng li lun ,tong guo diao kong CdSeliang zi dian (QDs)de che cun ,shi de CdSe QDsde neng dai jie gou yu WS2na mi pian de neng dai jie gou hu xiang pi pei 。diao kong fan ying tiao jian zai WS2na mi pian biao mian jun yun de sheng chang bu tong che cun de CdSe QDs。dui bu tong che cun CdSe QDsde neng dai jie gou jin hang yan jiu ,fa xian 7~8 nm CdSe QDsde neng dai jie gou qia hao he WS2na mi pian de neng dai jie gou jin hang pi pei ,shi xian le guang sheng dian zi -kong xue dui de you xiao fen li he kuai su zhuai yi 。dui bi yan jiu yong you bu tong QDsche cun de CdSe/WS2fu ge cai liao de guang cui hua xing neng ,fa xian 7~8 nm CdSe QDsde CdSe/WS2fu ge cai liao biao xian chu fei chang you yi de guang jie shui chan qing xiao lv he guang wen ding xing 。yan jiu jie guo biao ming neng dai pi pei de 0D/2Dna mi fu ge cai liao neng gou you xiao di gao guang cui hua ji de cui hua huo xing he guang wen ding xing 。(3)she ji zhi bei ju you p-n-nchuan lian yi zhi jie de CoP/CdS/WS2na mi fu ge guang cui hua cai liao ,bing yan jiu le ji zai mo xi sheng ji tiao jian xia jin hang guang jie shui chan qing ,yi ji guang jiang jie you ji wu ran wu yu guang jie shui chan qing xie tong jin hang de ji li 。0D/2D CoP/CdS/WS2fu ge cai liao nei bu de p-n-nchuan lian yi zhi jie ,neng gou you xiao de fen li he zhuai yi dian zi -kong xue dui ,yan chang guang sheng zai liu zi de shou ming ,shi xian mo xi sheng ji tiao jian xia de guang jie shui chan qing fan ying ,yi ji zai RhBrong ye zhong fa sheng guang jie shui chan qing he guang jiang jie you ji wu ran wu tong shi jin hang de shuang gong neng guang cui hua fan ying ,bing biao xian chu you yi de guang wen ding xing 。yan jiu jie guo biao ming she ji he zhi bei ju you p-n-nchuan lian yi zhi jie gou de na mi fu ge cai liao wei shi xian mo xi sheng ji guang jie shui chan qing di gong le xin sai lu 。(4)zhi bei ju you gao cui hua xiao lv he guang wen ding xing de ZnS/WS2na mi fu ge guang cui hua cai liao ,bing yan jiu le quan guang zhao she xia kuan dai xi ZnS/zhai dai xi WS2na mi pian fu ge cai liao fa sheng guang jie shui chan qing de ji li 。tong guo diao kong shi yan tiao jian ,ZnSna mi ke li jun yun de sheng chang zai WS2na mi pian de biao mian ;shun tai guang dian liu xing neng ce shi biao ming kuan dai xi de ZnSyu WS2na mi pian fu ge zhi hou you li yu di gao guang sheng dian zi -kong xue dui de fen li he zhuai yi su lv 。ZnS/WS2fu ge cai liao zai quan guang pu fu zhao xia ju you jiao gao de guang jie shui chan qing xiao lv he guang wen ding xing 。ZnS/W S2na mi fu ge cai liao de cheng gong zhi bei wei kuan dai xi ban dao ti cai liao zai guang cui hua ling yu de ying yong kai bi le xin tu jing 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自山东大学的仲月瑶,发表于刊物山东大学2019-07-16论文,是一篇关于金属硫属化合物论文,纳米片论文,纳米复合材料论文,光催化产氢论文,能带结构论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自山东大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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