MoS2等三种半导体纳米材料的制备及其在光电催化和分析方面的应用研究

摘要

本硕士论文在成功制备MoS2、Au-MoS2、Cu2O/TiO2/石墨烯复合纳米材料的基础上，利用 X射线粉末衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、拉满光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）、电化学等表征技术，对所制备的材料进行了形貌，结构与性能方面的分析，并探究了这些材料在光电催化、分析等方面的应用。主要内容包括：
　　1.通过水热合成法制备了不同形貌的 MoS2纳米结构，用 SEM、TEM、XRD等方法系统地表征了所合成纳米材料的形貌与结构，将所合成的材料修饰在玻碳电极（GCE）表面作为工作电极，在0.5 M的H2SO4介质中，用线性扫描伏安法（LSV）和塔菲尔曲线法（Tafel）研究了所合成材料的催化析氢行为，发现不同形貌的纳米材料所具有的催化性能差异明显。用电流时间曲线法（i-t）研究了对本二酚的电化学响应，发现对苯二酚的响应电流（I）与其浓度（c）成良好的线性关系，线性方程可表示为：I=0.1394+1.0636c（R2=0.99608），灵敏度达到120μAmM-1cm-2，该传感器检测限（S/N=3）为3.2×10-7 mol/L，并实际样品黄河水中做了加标回收率的检测，结果令人满意。
　　2.在可见光照射条件下，以单层MoS2-HAuCl4为反应体系，在无添加其他化学试剂的情况下，将HAuCl4直接还原成为Au纳米粒子（AuNPs）这是由于单层二硫化钼具有1.86 eV的带隙。根据带隙能量E（eV）与电磁波波长λ（nm）的关系可以得知，此带隙对应的光波长范围处于可见到近红外的光谱区域，这使得MoS2能够在可见光照射下就可以产生激发电子后，光利用效率大大增强，非常适合在可见光区做光电催化材料和器件；用 SEM、TEM、XRD等方法系统地表征了所合成纳米材料的形貌与结构；将所得MoS2-AuNPs纳米复合材料用于亚甲基蓝的光催化降解，用紫外-可见（UV-Vis）光谱研究了降解行为，由于加入金纳米粒子增加了光激发电子的捕获效率，所以降解效率（20 min，＞40％）远远好于单层硫化钼材料（140 min，＜20%）。
　　3.成功制备了Cu2O/TiO2/石墨烯复合纳米材料。Cu2O晶体中存在的Cu2+缺陷使得Cu2O具有优良的光学以及电学性质，Cu2O晶体对空穴的导通性比较好，是一种非常好的p型半导体。用XRD、FT-IR光谱、UV-Vis光谱等方法表征了所合成纳米材料的形貌、结构与性能，发现TiO2/石墨烯和Cu2O/TiO2/石墨烯结构催化性能有很大差异，Cu2O/TiO2/石墨烯对亚甲基蓝光催化降解速率（15 min，＞90%）要远大于TiO2/石墨烯对亚甲基蓝的催化速率（20 min，＜40%），说明Cu2O在体系中起到敏化剂的作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1二硫化钼

1.2化学修饰电极

1.3半导体光催化材料

1.4 催化反应

1.5有机污染物

1.6本论文选题依据与研究内容

参考文献

第二章 不同形貌纳米MoS2的制备及其在电化学析氢和对苯二酚检测方面的应用研究

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 MoS2-AuNPs复合材料的合成及其在亚甲基蓝降解中的应用研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 Cu2O/TiO2/石墨烯复合半导体纳米材料的制备及其催化降解亚甲基蓝研究

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

硕士期间发表论文情况

致谢