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文檔簡介
1、伴隨人類社會科學技術的進步和工業(yè)文明的發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染現(xiàn)象日益凸顯,成為危害人類身體健康和阻礙可持續(xù)發(fā)展的不可忽視的問題。因此,發(fā)展一系列綠色、經(jīng)濟、可大規(guī)模工業(yè)化應用的處理辦法來解決這兩大難題勢在必行。近年來熱議的光催化技術是一種有望解決能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問題的有效辦法。納米尺寸的TiO2作為一種典型的光催化劑,具有高穩(wěn)定性、環(huán)境友好、廣泛存在和價格低廉等有點,在產(chǎn)氫和降解污染物等領域都被廣泛研究。
本文以TiO2
2、納米管陣列為基底,通過水熱技術在其上修飾類石墨烯二維硫族半導體層狀材料,針對重金屬Cr6+的還原或有機污染物4-NP的降解,具體研究內容如下:
(1)以商業(yè)鈦網(wǎng)為Ti基,采用陽極氧化法生長TiO2納米管陣列(TiO2 NTs)。以硒粉為Se源,鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)為Mo源,Ti/TiO2 NTs為基底,水熱法在其上原位生長MoSe2納米花狀材料,得到MoSe2@TiO2 NTs復合材料。通過SEM、TEM、XRD
3、、XPS、UV-vis和PL光譜以及光電流測試等表征手段對材料的微觀形貌和組成,以及光電性能進行測試。以Cr6+溶液為污染物模型,測試材料的光催化活性。實驗結果證明,復合材料具有更高的光催化還原性能,這是由于TiO2 NTs和MoSe2納米片的緊密結合構筑了一個穩(wěn)定的傳統(tǒng)II型異質結結構,提高了材料的光生電子和空穴的分離效率,使材料具有更高的量子利用效率。
(2)以固態(tài)導電的、繞成螺旋狀的柔性鈦線為Ti基生長TiO2 NTs。
4、隨后同樣以水熱法在Ti/TiO2 NTs基底上生長MoSe2納米片狀材料,與第二章不同之處為,作為助催化劑的MoSe2修飾量大為改變,最終得到與上述傳統(tǒng)II型異質結不同的直接Z型異質結材料,在實現(xiàn)材料光生電子和空穴在空間上有效分離的同時,保證了材料自身最優(yōu)的氧化和還原能力。以對硝基苯酚(4-NP)為有機污染物模型,測試材料的光催化性能。實驗結果證明,合適的MoSe2負載量可以得到理想的直接Z型異質結結構,少量、均勻的負載以及兩種半導體間
5、的緊密結合尤為重要。
(3)以固態(tài)導電的、繞成螺旋狀的柔性鈦線為Ti基生長TiO2 NTs。以硫脲為S源,鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)為Mo源,Ti/TiO2 NTs為基底,水熱法在其上原位生長MoS2納米片層材料,得到MoS2@TiO2 NTs復合材料,并應用于對高濃度Cr6+的光電催化(PEC)還原,且在PEC過程中加入不同的小分子有機酸(LOAs)來改善TiO2對可見光利用率不足的劣勢。實驗證明,在LOAs的協(xié)助下
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