半導體材料MoSe2和TiO2的改性及去除水中有機污染物的研究.pdf

1、過渡族金屬二硫化物在處理生活和工業(yè)廢水領(lǐng)域越來越受到國內(nèi)外學者的重視，MoSe2和TiO2是過渡族金屬二硫化物極具代表性的物質(zhì)。MoSe2由于分子結(jié)合力較弱，在制備該物質(zhì)上存在一定的困難，本文以抽真空的石英管為反應容器進行固相反應制備出了不含雜相的MoSe2。另外，本研究采用水熱法對TiO2和MoSe2進行了改性研究，提高了上述兩種物質(zhì)去除水中有機污染物的性能。
　　采用 X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯

2、微鏡(TEM)、比表面積(SBET)、X射線熒光光譜(XRF)等表征手段對上述兩種物質(zhì)進行表征分析。表征測試結(jié)果表明：采用固相法制備的MoSe2純凈不含其他雜相。形貌呈六邊形的片層結(jié)構(gòu)，且片層的大小不均勻，相互堆疊。MoSe2表面光滑無孔、結(jié)構(gòu)有序，晶格條紋清晰。比表面積較小約為2.0816 m2/g。采用水熱法改性后的MoSe2呈花瓣狀的球形結(jié)構(gòu)且有 Se單質(zhì)以游離態(tài)的形式存于其表面，另外，改性后的MoSe2比表面積增大到34.946

3、5 m2/g，并且吸附性能有了極大的提升。采用水熱法制備的TiO2/電氣石復合材料粒徑均勻，隨著反應溫度和反應時間的增加，TiO2結(jié)晶度逐漸增加。另外，TiO2致密地負載到電氣石表面，通過 HRTEM可以清晰地觀察到負載到電氣石表面的TiO2呈大米粒狀，且隨著電氣石含量的增加 TiO2的比表面積呈遞增趨勢，其最大值達到了113.2637 m2/g。
　　以羅丹明 B為目標污染物，對改性后的TiO2和MoSe2的去除水中有機污染物的

4、性能進行研究。研究結(jié)果表明：改性后的MoSe2具備最佳活性的制備條件為：水合肼用量為2 ml，合成溫度為270℃，合成時間為12 h，此條件下制備的吸附劑在用量為1 g/L時可使100 mL濃度為20 mg/L的羅丹明B脫色率達到97.8％。復合材料 TiO2/電氣石的最佳制備條件：電氣石含量為3%、合成溫度為160℃、合成時間為2 h，在此條件下制備得到的復合催化劑在用量為2.0 g/L時可使100 mL濃度為10 mg/L羅丹明B的

5、脫色率達到99.4%。通過體系對比研究實驗發(fā)現(xiàn)，TiO2改性后得到的復合催化劑的催化活性明顯高于純的TiO2，并且實現(xiàn)了可見光響應。
　　采用軟件Materials studio7.0對TiO2進行第一性原理模擬計算，揭示在外加電場作用下 TiO2能帶結(jié)構(gòu)的變化。第一性原理計算研究表明：在電氣石自發(fā)極化電場的作用下 TiO2的能帶結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生明顯的變化，但是其禁帶寬度由2.252 eV減小到2.188 eV。TiO2禁帶寬度的減