MoS2/Cd0.2Zn0.8S-乙二胺杂化纳米片的制备、表征及光催化性能研究

摘要

本文分别通过阴离子交换和阳离子交换成功地制备出 ZnS纳米管和具有不同Zn/Cd比例的ZnS/CdS核壳纳米管，使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见扩散反射光谱(UV-vis DRS)、室温光致发光光谱(PL)对其组成与结构、吸光性能、光生载流子分离效率进行表征，并测试其在氙灯辐射下的光催化产氢活性。与ZnS纳米管相比，含Cd纳米管可以明显改善吸光性能，提高产氢速率。壳层中Cd的含量对光吸收性能、光生载流子的分离效率以及光催化性能均有较大影响，当样品中的ZnS转化CdS的比例为0.2时，其光催化活性高，在氙灯辐射下其氢产率可达375μmol· g-1·h-1，而在可见光(>420 nm)照射下，其产氢速率可达110μmol· g-1·h-1。
　　通过改变水热溶剂中的乙二胺/水体积比，成功的制备出具有纳米球、纳米纤维、纳米片等不同形貌的Cd0.2Zn0.8S-En杂化固溶体。研究表明，水热溶剂的组成对所制备的固溶体中乙二胺的含量、组成与结构、光电性质、亲水性能均有重要影响，随着溶剂中乙二胺含量的增加，固溶体键合的乙二胺量增加，亲水性能提高，光生电子和空穴的分离效率提高；在含有乙二胺的溶剂中制备的Cd0.2Zn0.8S固溶体均表现出高的光催化活性，表明乙二胺的存在能够改善Cd0.2Zn0.8S固溶体的光催化性能；在纯乙二胺溶剂中制备的、乙二胺含量最高的样品，表现出高的光催化活性，这与样品较少的表面缺陷、合适的形貌、良好的亲水性以及新表面状态的形成有关。
　　用光沉积方法成功地在ZnS/CdS纳米管和Cd0.2Zn0.8S-En纳米片表面沉积了MoS2。研究结果表明，MoS2的引入可以明显改善ZnS/CdS纳米管和Cd0.2Zn0.8S-En纳米片的吸光性能，提高光生电子和空穴的分离效率，并明显改善 ZnS/CdS纳米管的光催化活性，随MoS2沉积数量的增加，光催化材料的光催化活性先升高然后下降，2％MoS2-ZnS/CdS纳米管样品表现出了最高的光催化活性，其氢生成速率接近1 mmol·h-1g-1，是未沉积MoS2样品的近10倍；2%MoS2-Cd0.2Zn0.8S-En复合纳米片的光催化活性也较Cd0.2Zn0.8S-En样品有大幅度的提高，其光催化氢生成速率可达11 mmol·g-1·h-1，是Cd0.2Zn0.8S-En样品产氢速率的近2倍，其光催化活性也远高于MoS2-ZnS/CdS纳米管系列样品；沉积MoS2后的ZnS/CdS纳米管和Cd0.2Zn0.8S-En纳米片光催化活性提高关键在于MoS2与 Cd0.2Zn0.8S固溶体之间形成了异质结结构，从而改善了光生电子和空穴间的分离效率。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2光解水制氢研究进展

1.3 CdxZn1-xS材料的研究进展

1.4MoS2纳米材料的研究

1.5本论文的主要研究内容和创新点

第二章 ZnS/CdS纳米管的制备及其光催化性能

2.1前言

2.2 实验部分

2.3光催化材料的表征与性能测试

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 Cd0.2Zn0.8S-乙二胺复合纳米材料的制备及其光催化性能

3.1 前言

3.2实验部分

3.3光催化材料表征

3.4结果与讨论

3.5小结

第四章 MoS2光沉积对ZnS/CdS纳米管及Zn0.8SCd0.2Zn0.8S-En纳米片光催化性能的影响

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3表征

4.4结果和讨论

4.5小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢