二硫化鎢(WS2)納米材料的水熱合成與光吸收性能研究.pdf

1、二硫化鎢（WS2）是一種典型的層狀化合物，其層內(nèi)原子通過很強的化學鍵結(jié)合，層間的作用力是范德華力。因此，其納米結(jié)構(gòu)不僅在潤滑和催化領域具有廣泛應用，而且在鋰電池電極、儲氫、光電學等領域均有廣闊的應用價值。正是其所具有的優(yōu)異物理化學性能和巨大的潛在應用前景吸引了越來越多的科研工作者的關注。由于 WS2結(jié)構(gòu)的各向異性，不同形貌結(jié)構(gòu)對其性能的影響相當顯著。因此，通過探索拓展 WS2新的制備方法和工藝參數(shù)，實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)、形貌和微觀尺度調(diào)控制備，使

2、之在更廣泛的領域得到應用，具有重要的理論和實踐意義。
　　本文在軟模板的輔助下，通過控制水熱合成方法中的一些反應參數(shù)（如原料的種類和濃度、反應溫度、反應時間等）來實現(xiàn)調(diào)控產(chǎn)物不同微結(jié)構(gòu)、形貌和尺度，合成不同形貌的WS2納米材料，探討不同維度WS2納米晶的微觀結(jié)構(gòu)和光學吸收性能之間的聯(lián)系，開拓其應用領域；另一方面，探索了納米TiO2負載納米WS2以及 WO3的復合催化劑，以及 WO3/WS2納米復合物的合成方法，并對復合催化劑的光學

3、吸收性能進行了研究。本論文主要包括以下幾部分內(nèi)容：
　?、俨捎檬榛谆寤@（CTAB）輔助水熱法制備了球狀、線狀、棒狀、片狀的低維 WS2納米結(jié)構(gòu)，以及一種納米片聚集的 WS2納米花分層結(jié)構(gòu)。隨著CTAB在溶液中濃度的不同，自發(fā)形成不同形態(tài)（球狀、柱狀、層狀、以及六方有序等）的膠束，這些膠束在水熱法制備 WS2時可以起到一種軟模板的作用。對不同形貌的WS2納米結(jié)構(gòu)進行紫外可見光譜測試，表明WS2納米材料在可見光區(qū)域存在比較

4、寬的吸收范圍，其在光催化方面將具有廣泛的應用前景。
　?、诓捎镁垡叶迹≒EG-20000）輔助水熱法合成了一種由納米顆粒組裝的WS2納米纖維結(jié)構(gòu)。研究 PEG-20000對產(chǎn)物形貌結(jié)構(gòu)的影響和產(chǎn)物的形成機制。PEG-20000長鏈分子在WS2納米纖維結(jié)構(gòu)形成中起著，提供可嵌入形核點的模板的作用。由于 WS2納米纖維結(jié)構(gòu)尺寸小、比表面積大，在可見光區(qū)域不僅具有比較寬的吸收范圍，還具有較強的吸光性，表明其在光催化方面將具有廣泛的應用

5、前景。
　?、垡怨杷徕c為添加劑，采用水熱法制備合成了一種納米薄片組裝的 WS2納米球。該納米球尺寸均一，直徑在1微米左右，納米薄片厚度在10-20nm左右。另外，采用復合表面活性劑CTAB及F127輔助水熱法合成出一種具有多孔結(jié)構(gòu)的花狀WS2結(jié)構(gòu)。納米花直徑在200nm-300nm左右，該納米花是由WS2納米顆粒組裝的納米片交錯聚集在一起組裝而成。因此，該納米花具有更多的孔洞和間隙。F127的疏水性PPO嵌水段和CTAB的烷基鏈之

6、間的相互作用，形成CTAB-F127混合膠束，在該納米花結(jié)構(gòu)的形成中起著軟模板作用。由于該 WS2納米球與納米花結(jié)構(gòu)均具有較高的比表面積（53.521m2g-1，78.331m2g-1），在可見光區(qū)域有一個比較寬的吸收范圍，因此這兩種納米結(jié)構(gòu)在光催化方面將具有廣泛的應用前景。
　?、懿捎盟疅岱ê铣闪薟S2/TiO2微球、WO3/TiO2納米復合物。WS2/TiO2微球結(jié)構(gòu)疏松多孔，直徑在300-350nm左右。組裝單元納米顆粒尺寸

7、在10-15nm左右。納米顆粒WS2均勻地分散在納米顆粒TiO2表面。WS2/TiO2復合物在紫外可見光范圍內(nèi)存在一個寬的吸收區(qū)域，擴展了TiO2光吸收的波長范圍，增強了WS2/TiO2復合物的吸光能力，使光照產(chǎn)生的電子-空穴量增大，有利于提高光催化活性。與純TiO2的UV-Vis吸收光譜圖相比，WO3/TiO2復合物的吸收帶發(fā)生紅移，復合物的禁帶寬度明顯降低，吸光強度明顯提高，對部分可見光有吸收。
　　⑤采用水熱法合成氧化鎢（W