应力对MoS_2纳米带催化析氢活性的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了应力对MoS_2纳米带的几何构型、电子性质和催化析氢活性的影响。结果表明:一定范围内的压应力可以改善MoS_2纳米带的催化析氢活性,而拉应力对MoS_2纳米带析氢活性产生负效应,当产生的应变达到-13%时,析氢活性达到最高;在应力的作用下,费米能级附近S原子与H原子的电子态在-0.2~0.3eV能量范围内产生一定的交叠,有利于MoS_2纳米带催化析氢活性的提高。该研究期望能够为MoS_2纳米带成为新型高效的析氢反应催化剂提供一定的理论参考。     

单层MoS_2量子点的合成、光学与析氢催化性能

综述了南京大学纳米磁学研究组在单层MoS_2量子点研究工作中的最新进展.采用多次Li离子插层的方法成功制备出平均尺寸在3 nm左右的单层MoS_2量子点,超声加热使量子点的结构由1T相向2H相转变,在300 nm紫外光的激发下光致发光强度显著增强;随着激发波长的改变,410 nm左右的发光峰位位移较小,说明量子点尺寸均匀.析氢催化活性研究表明,相比于块体及MoS_2纳米片,MoS_2量子点表现出更佳的析氢催化性能,具有较低的起始过电位(120 mV)和较小塔费尔斜率(69 mV·dec~(-1)),表现出更快的析氢催化速率.MoS_2量子点之所以具有优良的析氢催化性能,是因为其具有大量的活性边界.     

Co掺杂MoS2/石墨烯的制备及其析氢性能研究

通过丁基锂插层剥离MoS_2,得到少层MoS_2,利用水热反应制备Co掺杂MoS_2/石墨烯复合催化剂.通过改变Co掺量,探究不同掺量Co对MoS_2/石墨烯复合催化剂结构和催化性能的影响.实验结果表明,所制得的Co-0. 1-MoS_2/石墨烯复合催化剂,在0. 5 mol/L的H_2SO_4溶液中,电流密度为10 m A/cm~2下,其过电位为163 m V,Tafel斜率为49. 2 m V/dec.经过1 000次循环伏安(CV)后,其电催化析氢性能没有显著的衰减,表明该催化剂在电催化析氢反应中具有优异的催化活性和稳定性.     

自组装MoS_2纳米结构的可控合成及电催化产氢性能研究

以廉价的仲钼酸铵和硫化铵为原料合成出硫代钼酸铵[(NH_4)_2Mo S_4]前驱体,通过调控前驱体浓度,采用水热法实现二硫化钼(MoS_2)纳米颗粒、纳米片和纳米花的可控自组装制备,分析其自组装生长机理.研究MoS_2不同纳米结构对电催化产氢性能的影响,发现纳米片结构的MoS_2具有较高的催化活性,析氢过电位仅为310 m V,塔菲尔斜率为32.7m V/dec,并且随着纳米片层数增加,球形纳米花结构的MoS_2催化活性降低,但其催化稳定性较好.     

二硫化钼自支撑电极电化学析氢性能研究

目前电解水制氢性能最佳的催化剂是铂基催化剂,但铂地壳丰度却很低,需寻求性能优异且价格低廉的替代品。二硫化钼是一种有望替代铂基催化剂的高效析氢催化剂。采用溶剂热方法制备了4种不同性能的MoS_2,并在其上成功地掺杂了非贵金属Ni和Co,改善其析氢性能。结果表明:仲钼酸铵水热法制备MoS_2时,掺入质量分数0.018%的钴,可以将其析氢活性大大提高,在电流密度10 mA·cm~(-2)时的电位由273 mV降到234 mV;当把溶剂水换成N,N-二甲基酰胺(DMF),MoS_2具有独特的垂直排列形貌,暴露了更多的硫边位,因此在电流密度10 mA·cm~(-2)时,过电位为220 mV;而在MoS2中掺氟制得的F-MoS_2,由于F的掺入加快了其电子传输速率,塔菲尔(Tafel)斜率仅为62 mV/dec。     

二硫化钼量子点-氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化产氢性能研究

采用超声法制备了MoS_2量子点,将其与氧化石墨烯复合,并将复合材料(MG)应用于光催化分解水制氢.利用透射电子显微镜、N_2吸收仪、电化学工作站和气相色谱仪分别测试了复合材料的形貌、N2等温吸附脱附曲线、电化学阻抗、光电流响应和光催化产氢速率.结果表明,氧化石墨烯的含量为2.0%时,产物的光催化效率达到最高.复合材料MG-2.0优异的光催化性能主要归功于催化剂中MoS_2量子点分散性提高而导致产物比表面积增大与活性位点含量的提高;另外,电子传输介质氧化石墨烯的存在可有效地促进光生载流子的分离.     

水热法制备TiO_2/MoS_2纳米球光催化剂及其光催化性能研究

采用两步水热法合成TiO_2/MoS_2复合光催化剂.经过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析表明,MoS_2成功复合在TiO_2纳米球上;合成的TiO_2/MoS_2复合光催化剂提高了光电子-空穴对的分离效率.相比较纯粹的MoS_2颗粒和TiO_2纳米球,TiO_2/MoS_2纳米球复合光催化剂具有较强的光催化性能,光催化效果好.     

NaCl引入对MoS_2光催化制氢性能的影响

利用液相反应法制备MoS_3,将其与NaCl混合,在N_2气氛下煅烧制得了纳米MoS_2,将所得MoS_2与石墨相氮化碳(CN)复合得到了复合光催化剂CN-MoS_2。进而以藻红B钠盐为敏化剂,三乙醇胺为牺牲剂,对所得催化剂的光催化制氢性能进行了测定,研究了煅烧过程中硬模板NaCl的引入对MoS_2光催化制氢性能的影响。结果表明,NaCl的引入可显著提升MoS_2的光催化制氢性能。     

静电纺丝制备M oS2/TiO2复合纳米纤维材料

以TiO_2和MoS_2为基底的纳米材料在太阳能电池、光电开关、光催化等方面应用广泛,但是单纯的TiO_2和MoS_2纳米材料还有诸多不足,例如:光致电子和空穴对的转移速度慢,复合率高,导致光催化量子效率低.因此本文通过静电纺丝技术合成TiO_2/MoS_2复合纳米材料,以改善单一纳米材料的不足.首先,通过超声的方法将多层片状的MoS_2固体粉碎变成小片、单层结构,之后加入TiO_2的静电纺丝前体溶液中,通过调控静电纺丝的参数,得到MoS_2在TiO_2纳米管分散的纳米纤维结构.通过调节MoS_2浓度,可以有效改善复合材料的形貌,并进一步利用XRD、TEM、SEM、IR等方法对TiO_2/MoS_2复合纳米材料进行详细表征.本文所制备的纳米复合材料,MoS_2均匀镶嵌在TiO_2内部,不易脱落,结构稳定,将在太阳能电池、光电开关、光催化等方面有潜在的应用价值.     

MoS2/Ag3PO4复合材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝

采用一步水热法制备MoS_2,将合成的花状MoS_2纳米片通过化学沉淀法对Ag_3PO_4进行修饰,改变MoS_2的量,制备出5组不同质量百分比的MoS_2/Ag_3PO_4(5.0%,7.5%,10.0%,12.5%,15.0%)复合物.通过XRD、SEM、EDS对样品的物相结构、形貌及元素组成分析表征.再由紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)进一步研究MoS_2的修饰对Ag_3PO_4光催化性质的影响.通过光催化降解亚甲基蓝实验,测试不同比例的MoS_2/Ag_3PO_4复合物作为光催化剂的活性.结果表明:10.0%质量百分比的MoS_2/Ag_3PO_4光催化活性最好,对亚甲基蓝的降解率在5 min内就已达到100%.具有层状结构的MoS_2可以作为很好的电子接受体,Ag_3PO_4导带上的电子会不断地转移到层状的MoS_2上,有效阻止Ag_3PO_4上的电子与空穴复合,从而使Ag_3PO_4的光催化性质提高和稳定性改善.循环实验显示,MoS_2/Ag_3PO_4复合光催化剂使用3次后依然可以达到85%的降解率.     

CdS-MoS_2-WS_2的微波法制备及其可见光分解水制氢性能

采用微波辅助快速一步还原二硫代氨基甲酸盐混合物的方法,合成了尺寸均匀的CdS-MoS_2-WS_2纳米光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段对样品进行表征,考察了材料的可见光分解水制氢性能。结果表明:负载了MoS_2和WS_2双助催化剂的CdS复合材料CdS-MoS_2-WS_2,其最佳产氢速率可达5.1mmol/(h·g),是纯CdS光催化产氢速率的63倍,且复合材料的产氢活性稳定持续60h;一步法微波快速合成方法使得MoS_2和WS_2两种助催化剂和CdS紧密地结合在一起,实现了电子-空穴对的快速分离,从而极大提升了光催化剂的制氢性能。     

RGO/MoS_2复合光催化材料的制备及其在可见光照射下对RhB的光催化降解性能

为提高二硫化钼(MoS_2)材料的光催化性能,文中利用水热路线,成功制备了RGO/MoS_2复合光催化材料,并分别通过XRD,XPS,SEM,UV-Vis DRS和PL对复合材料进行了物相、组分、形貌和光学特性表征,研究了不同质量分数的RGO(2.5%,5%,7.5%,10%)对光降解活性的影响。实验结果表明,RGO/MoS_2复合材料对罗丹明B(RhB)染料的光降解效率明显高于纯MoS_2纳米花球,其中7.5%(质量分数)RGO负载量获得了最佳的降解效果,5次循环光降解实验进一步表明,RGO/MoS_2复合光催化剂仍能保持90%以上的降解效率。     

MoS_2空心微球的制备、表征与光催化应用

采用水热法,以钼酸铵提供钼源,硫脲提供硫源,水作为反应溶剂,再加入乙酸、乙酸钠混合均匀,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂来合成空心微球结构的MoS_2.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪对获得的样品进行形貌、结构和成分分析.以有机染料罗丹明B作为废水模型,在紫外灯照射下,研究具有空心微球结构的MoS_2的光催化性能.结果表明:这种具有空心微球结构的MoS_2,由于能够对紫外光进行多次反射和散射,大大提高了紫外光的利用效率,进而表现出了优异的光催化性能.     

Cu3P修饰改性CdS光催化析氢性能研究

助催化剂的负载是提高催化剂光生电子-空穴对分离效率的有效策略之一。通过水热法成功得到了CdS纳米棒,基于形貌调控策略将不同质量的Cu₃P纳米颗粒通过溶剂热法与CdS纳米棒成功复合。两种材料复合之后大大降低了Cu₃P的团聚程度。一系列实验表明,Cu₃P颗粒的引入显著提高了CdS的光捕获能力,这为激发CdS产生更多的光生载流子提供了条件。基于实验结果提出了可能的光催化裂解水析氢的机理,Cu₃P的有效负载为CdS提供了表面反应活性中心,进一步抑制了CdS光生载流子的复合,加快了光催化析氢反应,快速地将生成的氢气释放。该工作为改善CdS光催化析氢活性提供了合理的手段和策略。     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

碳化钼纳米材料的制备及电催化析氢性能

为了解决电解水反应过程中金属Pt电催化析氢材料因价格昂贵导致电解水制氢成本过高的问题,本实验采用廉价易得的三聚氰胺和钼酸铵为原材料,通过800℃焙烧反应制备出了析氢催化剂碳化钼(Mo_2C),并利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、元素微区扫描(mapping)对其晶型结构、形貌和颗粒尺寸、元素种类、含量及分布进行了表征分析,在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中对Mo_2C进行了电解水析氢活性与稳定性的性能测试,结果表明:此法制备的Mo_2C电极材料析氢性能良好,电极工作13 h后依然稳定。本论文提供了一种制备Mo_2C的简便方法,其作为析氢电催化材料可广泛应用于电解水制氢,以此缓解全球能源枯竭及环境问题。     

RuO_2/Ru/TiO_2光催化剂制备及模拟太阳光催化产氢

采用浸渍—氢气还原法制备了RuO_2/Ru/TiO_2光催化剂,并采用XRD、SEM、UV-vis漫反射光谱和荧光光谱(FS)等手段对样品进行了表征,以草酸为电子给体,研究了RuO_2的负载量对P_(25)-TiO_2光催化产氢活性的影响.结果表明,P_(25)-TiO_2表面负载RuO_2大大地提高了其光催化产氢速度,模拟太阳光下2wt%负载量下达到最佳产氢活性,6h内的产氢量达到45mmol.     

Cu2O/(rGO-TiO2)复合薄膜的制备及其光催化产氢性能

在氧化亚铜（Cu_2O）和二氧化钛（TiO_2）的复合材料中,引入石墨烯（rGO）,制备出新型的Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜. 首先通过电化学沉积法在铜片上制备Cu_2O;然后通过水热法在TiO_2悬浊液中,将氧化石墨烯（GO）还原为rGO,并制备出rGO-TiO_2复合光催化颗粒;最后将rGO-TiO_2涂覆在Cu_2O表面制备出Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化剂. 催化剂的形貌和表面特征采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）进行表征,材料晶体结构采用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）分析,其光学特性采用紫外-可见漫反射分光光度计（UV-Vis DRS）、荧光分光光度计（PL）进行表征. 结果表明:与Cu_2O-TiO_2比较,Cu_2O/(rGO-TiO_2)薄膜表现出很强的光催化产氢性能,其中负载rGO质量分数为1.0%的样品Cu_2O/(1.0% rGO-TiO_2)薄膜在300 W氙灯的照射下,对体积分数为20%的甲醇溶液进行光催化反应,其产氢速率（326 mmolh-1m-2）是Cu_2O-TiO_2薄膜产氢速率的3.5倍. 此外,分别探讨牺牲剂类型和pH对Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜的光催化产氢活性的影响. 结果表明:在体积分数为20%的甲醇水溶液（中性）中,该催化剂的产氢性能最佳.     

熔盐电解法制备花瓣/片状二硫化钼及摩擦性能研究

采用熔盐电解法合成形貌可控的二硫化钼(MoS_2),以解决目前传统方法难以可控合成的问题。以氯化锂-氯化钠-钼酸铵-硫氰酸钾为熔盐电解质,通过循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法研究MoS_2形成的电化学过程,并详细考察了熔盐电解质的温度、组成和电流密度等参数对MoS_2微观形貌的影响。在优化的条件下,合成了花瓣状和片状两种MoS_2,采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征技术对其形貌结构进行了分析,并研究了其摩擦性能。结果表明,花瓣状MoS_2的摩擦系数为0.119,小于片状MoS_2的最小摩擦系数(0.126),其摩擦性能优于片状MoS_2。     

掺杂对MoS_2基薄膜微观结构及力学性能的影响

采用磁控溅射沉积技术制备Ti、Si、C和N掺杂的复合MoS_2薄膜,通过X射线能谱仪、扫描电子显微镜Xray衍射、拉曼光谱研究了不同掺杂元素对MoS_2基薄膜成分及微观组织结构的影响,利用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损实验机对比分析了掺杂金属元素及不同非金属元素对MoS_2薄膜力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:MoS_2薄膜中掺杂均可有效抑制MoS_2柱状晶的形成,N原子的添加抑制了MoS_2(002)晶面生长,薄膜向无定型结构转变;Ti原子的掺入使MoS_2薄膜硬度增加,且呈现出良好的摩擦磨损性能;非金属元素Si的掺入有效地提高了MoS_2薄膜硬度,但对薄膜的摩擦性能具有负面影响.