不同染料共敏化TiO2可见光分解水产氢性能研究

以光催化还原水制氢为指标反应系统地考察了若干种染料对TiO2的共敏化作用,研究表明曙红Y(EosinY,EY)和玫瑰红(Rose Bengal,RB)对TiO2的共敏化效果最为显著,而钌染料(Ru(bipy)3Cl2,Ru)分别与EY和RB的共敏化效果则不显著或没有共敏化效应.UV-Vis吸收光谱和荧光光谱技术对染料共敏化体系的表征结果表明,在EY/RB体系中显著的共敏化效应不仅与染料对可见光的吸收增加有关,而且还与染料分子之间的荧光共振能量转移(FRET)有关,这种荧光共振能量转移可有效降低染料激发态由于荧光猝灭导致的能量损失,提高光催化产氢效率.瞬态光电流实验和单色光产氢实验结果也进一步确证了这种作用.我们的研究结果还表明,在Ru/EY和Ru/RB体系中,必须加入甲基紫精作为电子中继试剂才能使催化剂具有光催化活性.在优化的反应条件下(λ≥420 nm),EY/RB共敏化体系的产氢量子效率分别比EY和RB单一染料敏化体系提高了36.3%和215.4%.     

MoS2/管状g-C3N4复合光催化剂的光催化海水产氢性能

采用溶剂热法制备了具有二维/一维(2D/1D)纳米结构的MoS_2纳米片/管状g-C_3N_4(MS/TCN)复合光催化剂,并在可见光照射下用于光催化海水产氢。实验结果表明MS/TCN复合材料的光催化活性优于纯相TCN。此外,MS/TCN-0.5样品(含有0.5%(w/w)的MoS_2)显示出最佳的析氢活性,其产H_2速率为85.1μmol·h~(-1),且在进行循环性测试后,活性没有明显降低。     

不同染料共敏化TiO2可见光分解水产氢性能研究——染料结构相似性与双重促进效应

以光催化还原水制氢为指标反应系统地考察了若干种染料对TiO2的共敏化作用,研究表明曙红Y(EosinY,EY)和玫瑰红(Rose Bengal,RB)对TiO2的共敏化效果最为显著,而钌染料(Ru (bipy)3 Cl2,Ru)分别与EY和RB的共敏化效果则不显著或没有共敏化效应.UV-Vis吸收光谱和荧光光谱技术对染料共敏化体系的表征结果表明,在EY/RB体系中显著的共敏化效应不仅与染料对可见光的吸收增加有关,而且还与染料分子之间的荧光共振能量转移(FRET)有关,这种荧光共振能量转移可有效降低染料激发态由于荧光猝灭导致的能量损失,提高光催化产氢效率.瞬态光电流实验和单色光产氢实验结果也进一步确证了这种作用.我们的研究结果还表明,在Ru/EY和Ru/RB体系中,必须加入甲基紫精作为电子中继试剂才能使催化剂具有光催化活性.在优化的反应条件下(λ≥420 nm),EY/RB共敏化体系的产氢量子效率分别比EY和RB单一染料敏化体系提高了36.3％和215.4％.     

RGO/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及其光催化性能

通过热解-水热两步法制备了石墨烯/石墨相氮化碳/二硫化钼(RGO/g-C_3N_4/MoS_2)复合材料并使用多种分析表征手段对RGO/g-C_3N_4/MoS_2的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,具有异质结构的g-C_3N_4/MoS_2与RGO复合后,通过良好的界面接触和电荷的快速转移,增强了其光生电子-空穴的分离。经可见光照射120 min后,RGO/g-C_3N_4/MoS_2复合材料可降解97%亚甲基蓝。此外,循环实验表明RGO/g-C_3N_4/MoS_2复合材料具有良好的稳定性,经5次循环仍能保持93.2%的光催化活性。     

卟啉锡敏化TiO2纳米管的光催化活性和光电性能

制备了反-二羟基-5,10,15,10-四苯基卟啉锡敏化的TiO₂纳米管,并以对硝基苯酚为模型污染物,对其在可见光照射下的光催化活性进行了研究。同时,将卟啉锡敏化的TiO₂纳米粒子作为参照物,探讨了形貌对催化剂光催化活性的影响。实验结果表明,卟啉锡的引入可以明显地增强TiO₂纳米管的可见光催化活性。与TiO₂纳米粒子相比,卟啉锡对TiO₂纳米管的敏化作用更加显著,表明催化剂的形貌在光催化过程中具有重要作用。此外,我们还考察了卟啉锡敏化的TiO₂纳米管的光电化学行为,并与其光催化活性相关联。最后,对卟啉锡的敏化机理进行了初步的探讨。     

Bi@Bi2Sn2O7/TiO2等离子体复合纤维的制备及增强的光催化产氢活性

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,采用一步水热法合成了Bi@Bi_2Sn_2O_7/TiO_2等离子体复合纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光电性能等进行表征。以三乙醇胺为电子给体,研究了Bi@Bi_2Sn_2O_7/TiO_2复合纤维光催化裂解水制氢的反应过程。结果表明:在水热过程中,Bi_2Sn_2O_7构筑在TiO_2纳米纤维表面形成p-n结的同时,部分Bi3+被葡萄糖还原成金属Bi沉积在Bi_2Sn_2O_7上。金属Bi的等离子体共振效应与p-n结的协同作用,有效提高了样品的光催化活性,产氢速率达到7.26 mmol·h~(-1)·g~(-1)。     

MoS2/CNFs对电极膜厚对染料敏化太阳能电池性能影响

通过静电纺丝技术和水热法成功获得了碳纳米纤维负载二维层状硫化钼(MoS_2/CNFs),将其作为对电极组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)表现出优异的电化学特性。在DSSCs制备过程中,对电极膜厚对电池性能有很大影响,所以本文重点探究了喷涂法制备的对电极膜厚对其组装的染料敏化电池光电性能影响,获得最佳对电极膜厚。实验结果表明当MoS_2/CNFs复合对电极材料膜厚为8μm时,电池光电转换效率达到最大值7.78%。     

MoS2/CNFs对电极膜厚对染料敏化太阳能电池性能影响

通过静电纺丝技术和水热法成功获得了碳纳米纤维负载二维层状硫化钼（MoS₂/CNFs）,将其作为对电极组装的染料敏化太阳能电池（DSSCs）表现出优异的电化学特性。在DSSCs制备过程中,对电极膜厚对电池性能有很大影响,所以本文重点探究了喷涂法制备的对电极膜厚对其组装的染料敏化电池光电性能影响,获得最佳对电极膜厚。实验结果表明当MoS₂/CNFs复合对电极材料膜厚为8 μm时,电池光电转换效率达到最大值7.78%。     

Bi2WO6/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用溶剂热法, 把Bi₂WO₆纳米颗粒植入g-C₃N₄层间和表面成功地制备了Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合型光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、BET和UV-Vis分别对样品的结构、组成、形貌、比表面积、光学性能进行了表征。结果表明, g-C₃N₄层状结构被部分剥离成碎片且与Bi₂WO₆纳米颗粒形成了复合物。Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合型光催化剂与单一Bi₂WO₆相比不仅扩展了可见光的响应范围、增大了比表面还加速了光生电子与空穴的分离。结果表明, Bi₂WO₆的最佳负载量为60wt%时, 复合型光催化剂具有最高的可见光催化活性且性能稳定、易回收。     

不同受体结构染料共敏化对染料敏化太阳电池性能的影响

为了拓宽染料敏化太阳电池对太阳光谱的响应范围,提高电池的光电转换效率,将两种含有不同受体结构（绕丹宁-3-乙酸基（RA）和氰基丙烯酸基（CA））的三苯胺染料（TR1和TC1）进行共敏化。TR1染料平伏吸附在TiO₂表面,而TC1染料直立吸附在TiO₂表面。将两种染料按照不同摩尔比共敏化TiO₂后,TC1占据TR1的部分位置,拓展光谱的同时也抑制了电荷复合,电子寿命较TR1敏化的太阳电池长。在TR1与TC1摩尔比为5：5的共敏剂溶液敏化的共敏电池器件中,短路光电流密度（J_sc）为11.7 mA/cm²,开路电压（V_oc）为704 mV,填充因子（FF）为0.73,光电转换效率（η）为6.03%。该结果明显优于单一染料敏化的电池器件。     

复合半导体MoS_2/Cu_2O的制备及其光催化性能研究

采用两步法制备了MoS_2/Cu_2O催化剂,对其催化降解甲基橙(MO)性能进行了研究.首先,通过液相剥离和梯度离心获得少数层MoS_2纳米片,然后采用水热还原法在MoS_2纳米片上合成Cu_2O纳米颗粒,形成MoS_2/Cu_2O复合半导体,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对催化剂的结构进行表征.在可见光下,MoS_2/Cu_2O复合半导体降解MO的效率明显高于纯MoS_2和Cu_2O.为了获得最佳光催化活性,探究了MoS_2质量分数(5%、10%、20%、30%、40%、50%)对MoS_2/Cu_2O复合半导体光催化降解MO的影响.最后,经过5次循环实验,MoS_2/Cu_2O降解率下降为82.5%,循环稳定性有待进一步提高.     

MoS2/g-C3N4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS₂,将其与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）复合,制得MoS₂/g-C₃N₄复合材料。采用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,X射线光电子能谱（XPS）,傅里叶变换红外光谱（FTIR）,Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱（DRS）和光致荧光（PL）技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS₂/g-C₃N₄复合材料光催化降解罗丹明B（RhB）的活性,结果表明：将少量MoS₂与g-C₃N₄复合可明显提高光催化活性,且1%（w/w）MoS₂/g-C₃N₄复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS₂和g-C₃N₄匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。     

MoS_2/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS_2,将其与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合,制得MoS_2/g-C_3N_4复合材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外光谱(FTIR),Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)和光致荧光(PL)技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS_2/g-C_3N_4复合材料光催化降解罗丹明B(Rh B)的活性,结果表明:将少量MoS_2与g-C_3N_4复合可明显提高光催化活性,且1%(w/w)MoS_2/g-C_3N_4复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS_2和g-C_3N_4匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。     

片状MoS2/MoS1.5Se0.5纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

将钼粉与升华硫和硒粉的混合粉末按一定化学计量比混合,通过固相反应法成功制备出了均匀的片状纳米颗粒。分别使用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对该纳米粉体进行结构表征和分析,发现该粉体为MoS2/MoS1.5Se0.5混合晶相,晶粒尺寸在300~600 nm,厚度约为5 nm的片状结构。将该MoS2/MoS1.5Se0.5纳米片作为润滑油添加剂添加到基础油中,使用UMT-2型摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行测试,并对摩擦机理进行了解释,结果表明MoS2/MoS1.5Se0.5纳米片作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨性能。     

球状MoS2/WO3复合半导体制备及其对RhB的光催化性能

采用水热法成功制备了MoS₂/WO₃复合半导体光催化剂,分别通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和DRS对催化剂的形貌,组成及结构进行表征,并用BET模型计算比表面积。对比发现球状MoS₂/WO₃对罗丹明B（RhB）的光降解效率明显高于纯WO₃、片状MoS₂/WO₃复合半导体。针对球状MoS₂/WO₃复合半导体,分别研究了MoS₂不同负载量（0.5%,1%,2%,5%,10%）对RhB光催化降解性能的影响,结果表明MoS₂含量为2%时催化效果最佳。同时,研究了溶液的pH值（pH=1,3,6,7,11）对光催化降解反应活性的影响,结果显示pH=6时降解率最高。当催化剂量增加到1 g·L^-1时,30min后RhB降解率达到96.6%。球状MoS₂/WO₃的瞬态光电流为0.050 6 mA·cm^-2,比纯WO₃提高了2.4倍。经过5次循环实验,球状MoS₂/WO₃复合半导体催化剂仍能保持90%的高降解率。     

球状MoS_2/WO_3复合半导体制备及其对RhB的光催化性能

采用水热法成功制备了MoS_2/WO3复合半导体光催化剂,分别通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和DRS对催化剂的形貌,组成及结构进行表征,并用BET模型计算比表面积。对比发现球状MoS_2/WO3对罗丹明B(Rh B)的光降解效率明显高于纯WO3、片状MoS_2/WO3复合半导体。针对球状MoS_2/WO3复合半导体,分别研究了MoS_2不同负载量(0.5%,1%,2%,5%,10%)对Rh B光催化降解性能的影响,结果表明MoS_2含量为2%时催化效果最佳。同时,研究了溶液的p H值(p H=1,3,6,7,11)对光催化降解反应活性的影响,结果显示p H=6时降解率最高。当催化剂量增加到1 g·L-1时,30 min后Rh B降解率达到96.6%。球状MoS_2/WO3的瞬态光电流为0.050 6 m A·cm-2,比纯WO3提高了2.4倍。经过5次循环实验,球状MoS_2/WO3复合半导体催化剂仍能保持90%的高降解率。     

C/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及光催化性能

首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C₃N₄,然后利用溶剂热法合成C/g-C₃N₄/MoS₂三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C₃N₄相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C₃N₄/MoS₂-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS₂)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min^-1),分别为g-C₃N₄/MoS₂-2.0%(0.0015 min^-1)和C/g-C₃N₄(0.0036min^-1)的5.7倍和2.3倍。     

The creation of the magnetic and metallic characteristics in low-width MoS2 nanoribbon (1D MoS2): A DFT study

A basic understanding of the catalytic performance is needed to probe the physical properties that change with a reduction in the catalytic clusters size. It has been shown that the edge of low-width MoS₂ nanoribbon has a metallic characteristic, while that of bulk MoS₂ has a semi-conductive characteristic. For probing the observations, we constructed the models representing the surface atoms and the edge atoms of the MoS₂ nanoribbon. The nanoribbon-like model can also be used to model the edge atoms of the nanocluster MoS₂ .Then we calculated the density of states (DOS) of infinitely two-dimensional MoS₂ and of the structure corresponding to the edge atoms of the MoS₂ nanoribbon-like structure with Wien2K software. The magnetic moment of structures was calculated for identifying the magnetic structure. We found that the bulk MoS₂ and infinitely two-dimensional MoS₂ are semi-conductive and not magnetic, while the computation model corresponding to MoS₂ nanoribbon is metallic. The calculation anticipates that the edges of the MoS₂ nanocluster and the low-width MoS₂ nanoribbon are strongly magnetic.     

Ag3PO4/MoS2纳米片复合催化剂制备及可见光催化性能

采用机械球磨法成功制备Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂。运用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）和荧光发射光谱（PL）对复合催化剂的结构和形貌进行了表征。结果表明,Ag₃PO₄纳米粒子均匀地附着在MoS₂纳米片层结构上,两者形成紧密结合。以亚甲基蓝为模拟污染物,研究复合催化剂在可见光照射下的光催化特性;通过循环实验考察复合催化剂的稳定性。结果显示,含有1%的MoS₂纳米片与Ag₃PO₄形成的复合催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率为95%,其降解动力学常数是纯相Ag₃PO₄的2倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于亚甲基蓝的降解率为84%,而纯Ag₃PO₄对于亚甲基蓝的降解率仅为35%。Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂具有优良的光催化活性和高稳定性,主要归因于二硫化钼纳米片与磷酸银形成异质结,磷酸银激发的电子和二硫化钼纳米片产生的空穴直接复合,从而促使光生电子从磷酸银晶体表面快速分离,减轻了磷酸银的光电子腐蚀,同时也提高了复合物的光催化活性。     

微生物电解槽中非铂基材料MoS2/CuS阴极产氢性能

以二水合钼酸钠、硫脲、草酸以及三水合硝酸铜为原料,使用一步水热法成功合成了MoS₂/CuS复合催化剂。考察了不同Mo、Cu前驱体物质的量之比(n_Mo∶n_Cu)制备的MoS₂/CuS作为阴极催化剂在双室微生物电解槽(MEC)体系中的产氢性能。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)对合成的催化剂进行表征和产氢性能分析。结果表明 MoS₂/CuS-20%(n_Mo∶n_Cu=5∶1)的析氢性能优于铂(Pt)网,此外,在0.8 V的外加电压下,MoS₂/CuS-20%作为阴极在MEC中72 h的产氢速率为(0.203 1±0.023 7) m_H2³·m^-3·d^-1,略高于Pt网的(0.188 6±0.013 4) m_H2³·m^-3·d^-1。一定量CuS的加入不仅调节了MoS₂的电子转移能力,而且增加了活性位点的密度。