【摘 要】
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半导体光催化技术是目前解决环境污染和能源短缺问题的有效途径,其核心是光催化剂的制备与研究。氮化碳是一种新型的非金属半导体光催化剂,其禁带宽度适宜,电子结构独特,热稳定性和化学稳定性优良,在光催化降解有机染料、光催化制氢、光催化有机合成和光催化辅酶再生等领域有着非常广阔的应用前景。为了进一步优化氮化碳微观结构并提升其光催化性能,常通过形貌调控、贵金属沉积、元素掺杂、染料敏化和半导体复合等方法进行改性
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半导体光催化技术是目前解决环境污染和能源短缺问题的有效途径,其核心是光催化剂的制备与研究。氮化碳是一种新型的非金属半导体光催化剂,其禁带宽度适宜,电子结构独特,热稳定性和化学稳定性优良,在光催化降解有机染料、光催化制氢、光催化有机合成和光催化辅酶再生等领域有着非常广阔的应用前景。为了进一步优化氮化碳微观结构并提升其光催化性能,常通过形貌调控、贵金属沉积、元素掺杂、染料敏化和半导体复合等方法进行改性。本文将氮化碳纳米管与半导体材料二硫化钼进行复合,设计新的结构及制备方法,并探索其对光催化性能的影响。本论文的主要研究工作如下:第一,采用自组装法制备氮化碳纳米管,以此为基底,与钼酸铵、硫脲通过一步水热法制备新型MoS2/C3N4 NTs二元纳米复合材料。利用SEM、FTIR、XRD等多种手段对其形貌和微观结构进行表征,研究了水热反应温度、水热反应时间、MoS2负载量等因素的影响规律,并通过降解RhB评价其光催化性能。实验结果表明,反应温度为160℃C、反应时间为24h,MoS2负载量为50%的条件下获得的MoS2/C3N4NTs纳米复合材料光催化降解RhB的效果最好,在可见光照射120min后降解效率可达72%。第二,在仿生粘合过程启发下,利用生物粘合剂多巴胺修饰氮化碳纳米管表面,并将MoS2纳米片与其进行有效复合,制备了新型MoS2/PDA/C3N4 NTs三元纳米复合材料。通过SEM、FTIR、XRD、EDS等多种手段对其形貌、结构、组成进行表征,以MB为目标污染物测试三元纳米复合材料的光催化性能,同时研究了多巴胺质量分数、涂覆时间和MoS2负载量对复合材料光催化降解MB性能的影响。实验结果表明,当多巴胺质量分数为30%,MoS2负载量为0.5%,多巴胺涂覆时间为24h时,MoS2/PDA/C3N4 NTs三元纳米复合物的光催化降解MB的效果最好,在可见光照射180min后降解效率可达95%。
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