CuS/MoS2复合光催化材料的制备及性能研究开题报告
2022-01-05 20:37:40
全文总字数：2891字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
如今化石能源逐渐枯竭,人类开始寻找清洁、高效的新能源作为代替。以半导体的光电转化和电荷分离现象为基础的光催化技术,能有效地将太阳辐射能转化为化学能,有着广阔的经济前景和重大的研究价值。
作为一种窄禁带半导体,二硫化钼能有效地将可见光转化为电荷,而且其类似于石墨烯的层状结构能将光生电荷迅速传递出去。因此,二硫化钼作为一种新型半导体光催化剂得到了广泛的关注。但是,二硫化钼过于狭窄的禁带使得其光催化活性较低,其能带结构对于实际光催化反应的进行是不利的。因此,通过将二硫化钼与其他具有更高催化活性的半导体光催化剂复合,制得在可见光范围内响应的高活性复合光催化剂,是目前二硫化钼在光催化应用中主要的研究方向。
本实验选用cus与mos2复合，通过水热法制备出cus/mos2复合材料，并通过不同质量分数的复合材料研究了其催化降解染料的效果。国内外研究现状
近年来，mos2越来越受到广泛的关注。j kibsgaard 等学者设计了mos2的表面结构，通过成功地合成具有纳米级孔隙的高度有序双层螺旋mos2双连续网络的连续大面积薄膜，优先暴露边缘位置以实现催化的改进，为催化和其他重要技术应用提高表面性能的新机会。ck kamaja 等学者开发了一种单步原位溶剂热法合成mos2-cus复合材料。mos2薄片增加了电子传递能力，有助于提高mos2-cus电极的催化活性。最后，通过对mos2-cus合成的优化，cd/cdse敏化太阳能电池实现了约5%的功率转换效率。
2. 研究的基本内容
① cus的制备及其光催化性能研究。硫化铜的光催化性：通过查询已有文献，了解硫化铜的禁带宽度在1. 2 ~ 2. 0 e v,属窄带系间接半导体材料,在可见光下有显著的光谱响应和良好的光电特性。光生载流子的快速复合和光腐蚀限制了其应用。
② cus/mos2光催化复合材料的制备。mos2能够有效的引出光生电子，从而增强催化剂的催化活性。且具有较大的比表面积，能够提供丰富的活性位点和吸附位点，本实验采用水热法将mos2与cus复合。
③ cus/mos2复合材料的表征：通过红外光谱仪、x射线能谱仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜对样品进行表征，在测试红外、xrd、电镜及元素分析以后，确定硫元素的加入，以及cus的引入，以此来确定复合材料的生成，实验的成功。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
| 实验试剂准备：MoS2、硝酸铜、硫乙酰胺、氢氧化钠、丙酮、乙醇； 实验仪器准备：电动搅拌器、干燥箱、300W氙灯、红外光谱仪、X射线能谱仪、扫描电子显微镜 实验步骤： （1）MoS2的处理:取 0.89g MoS2放于250ML烧杯中，超声 3h。 （2）复合材料的制备： ① 将0.089g硝酸铜加入上述溶液中，搅拌24h。 ② 搅拌完成加入0.033g氢氧化钠搅拌10min ③ 上述溶液与0.03g硫乙酰胺放入反应釜中，加热160，保持6.5h。 ④ 将所得样品离心洗涤后，在80下干燥12h。 （3）样品的表征：将样品依次进行表征，对样品的形貌机构进行分析。 （4）样品降解性能测试：样品降解性能测试：准确配置500ml，1.5mg/L的亚甲基蓝溶液分成3份，每份取100ml称取3组一定量等量CuS/MoS2分别加入其中，将混合液放置于暗处持续搅拌30min，置于紫外灯光下进行光催化降解实验，每隔10分钟取一次样，离心。低浓度范围内，亚甲基蓝溶液的浓度和吸光度成线性关系。所以，可用吸光度值来间接表示亚甲基蓝的浓度值。根据Lambert-Beer定律可知η=（1-At/A0）100%，式中：A0为降解前测定的吸光度值，At为降解后测定的吸光度值；η为降解率，用以评价CuS/MoS2复合材料的光催化活性。
预期效果：对CuS/MoS2的各种谱图以及催化降解的效果进行分析，通过与单一材料的光催化性能比较，得出复合体系光催化性能优于单一组分体系的光催化性能。
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4. 参考文献
1、贾博, 杨柳, 瞿鹏,等. 水热/溶剂热法制备cus及其复合光催化材料的研究进展[j]. 硅酸盐通报, 2015, 34(2):420-427.
2、孟楠楠. 二维纳米材料基复合催化剂的制备及性能研究[d]. 安徽大学, 2016.
3、黄俊健. 基于mos_2掺杂的光催化剂制备及性能研究[d]. 北京化工大学, 2015.
