MoS2復合材料的設(shè)計合成及光電催化性能研究.pdf

1、面對日益嚴重的環(huán)境污染及能源短缺問題，尋找高性能能源材料和污染物降解材料已經(jīng)成為材料學領(lǐng)域熱點研究方向。二維結(jié)構(gòu)材料由于其極高的比表面積和催化活性受到研究者的青睞，二硫化鉬(MoS2)以其獨特的優(yōu)勢，在研究中備受關(guān)注。本論文以提高敏化太陽能電池催化對電極性能、提高有機污染物催化降解效率為目的，設(shè)計了幾種MoS2復合材料，并對其組成結(jié)構(gòu)進行分析，深入研究其結(jié)構(gòu)與光電催化性能間構(gòu)效關(guān)系。主要研究工作分為以下幾個部分:
　　(1)通過水

2、熱法，將超薄MoS2垂直生長于三維石墨烯表面。由于氧化石墨烯中豐富的含氧官能團，氧原子可自發(fā)摻雜于MoS2晶格結(jié)構(gòu)中，氧原子摻雜可以減小MoS2的帶隙、提高MoS2的導電性，同時增加MoS2表面催化活性位點。另外，MoS2與石墨烯形成的三維結(jié)構(gòu)擁有良好的機械強度，高比表面積，相互交聯(lián)的電子傳輸通道。將MoS2/石墨烯的三維復合材料用作量子點太陽能電池(QDSSCs)的對電極時，可以提高電荷和電解液傳輸效率，得到4.13％的光電轉(zhuǎn)化效率，

3、對比鉑和純MoS2作為對電極，效率分別提高約63％和34％。
　　(2)通過一步水熱法，在FTO導電玻璃上直接沉積MoS2/石墨烯復合多孔薄膜，并將其用作染料敏化太陽能電池(DSSCs)催化對電極。通過優(yōu)化石墨烯的配比，形成了具有良好穩(wěn)定性和催化活性的MoS2/石墨烯復合對電極，獲得7.63％的能量轉(zhuǎn)換效率，比Pt基對電極7.01％和純MoS2對電極6.68％得到提升。動力學測試發(fā)現(xiàn)，石墨烯的負載在提高對電極導電性的同時，能夠增加

4、復合材料的催化活性位點，提升電解液在復合對電極上的擴散速度，從而提高了對電極的催化活性。
　　(3)利用水熱法合成MoS2和暴露高活性(001)面的氯氧化鉍(BiOCl)，通過超聲復合兩種納米材料形成面面堆疊的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。MoS2的摻入可以有效降低BiOCl的帶隙，拓寬其可見光響應區(qū)間，提高對入射光的捕獲效率。同時，處于復合界面的Bi原子可與MoS2中的S原子形成Bi-S鍵，從而形成的極化作用，有效增進電子的定向轉(zhuǎn)移。通過調(diào)節(jié)MoS