ZnO及MoS2钼基的制备和光催化性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zz123251234
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有机污染物废水问题已经成为当今社会发展中难以忽视的问题。光催化是一种低能耗且能将有机污染物彻底矿化处理技术。其中氧化锌是一种宽带光催化半导体材料,由于成本较低,稳定性高,环境友好,可重复利用等优点而受到研究者的关注。ZnO是n型半导体,能带宽度为3.1~3.3eV,导致光生电子与空穴的复合速度快,光催化效率低。MoS2是一种p型半导体,禁带宽度1.9~2.2 eV,作为光催化剂的主要问题是耐光腐蚀能力差。本文将ZnO与MoS2和MoS2/MoO2复合形成异质结,提高其可见光利用率,减小带隙宽度,利用肖特基势垒降低光生电子与空穴复合率,提高其光催化效率及循环性能,研究了制备条件,复合比例和复合方法对所制备样品结构、形貌和光催化性能的影响规律和机制。首先,采用水热法制备了 ZnO纳米棒和MoS2纳米片。将MoS2与ZnO二者复合形成异质结,降低光生电子与空穴的复合率。为了更好地实现复合,研究了水热法、固相法和浸渍法三种方法对形貌和光催化性能的影响。分别采用上述三种方法制备了MoS2/ZnO光催化剂。发现复合后光催化性能有显著提升,且固相法制备的复合材料光催化性能最高。ZnO、MoS2与MoS2/ZnO三种催化剂在60 min的降解100 mg/L的亚甲基蓝(MB)的效率分别为9.6%,80.26%和95.43%。另外,ZnO的加入也有效抑制了MoS2的光化学腐蚀性,4次循环后降解率还保持在90%以上。为进一步改善光腐蚀性能提高循环性能和光催化性能,将MoS2部分氧化为MoO2以提高硫化物的稳定性。MoO2具有较好的导电性,常被用做电极材料。首先采用水热法制备了 MoS2/MoO2,再利用固相法制备不同比例的MoS2/MoO2/ZnO三元复合物,其中3:3:1的复合催化剂效果最优,可以将300 mg/L的MB在100 min内降解完全,且其光催化循环性能较好,四次循环后催化效率降低8%。这是由于三者复合后不仅形成了异质结还有MoO2传导电子,提高了催化剂对可见光的利用率,促进了光生电子迁移降低了光生电子与空穴的复合,进一步提高半导体的光催化速率。
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