金屬硫化物納米復(fù)合材料的合成及其性能研究.pdf

1、能源和環(huán)境污染一直是困擾現(xiàn)代人類生存和發(fā)展的首要問題。解決這兩個重大問題的方法主要有兩條途徑，即開發(fā)新的能量存儲裝置和尋找更清潔更有效的新能源。在探究的歷程中，光催化技術(shù)（核心是光催化劑）引起了科學(xué)界的普遍關(guān)注。儲能元件的出現(xiàn)具有較為重要的意義，其中一種新型綠色儲能裝置——超級電容器（電化學(xué)電容器），兼具能量密度高、充放電速率快、綠色無污染、循環(huán)時間長等優(yōu)點。提高材料的制備工藝是推動這兩項技術(shù)向前發(fā)展的基石，因此，尋找到性能優(yōu)異的半導(dǎo)體

2、材料成為解決這兩大問題的關(guān)鍵，其中一類半導(dǎo)體材料——過渡金屬硫化物，具有突出的電化學(xué)性能和高效的光催化性能，在還原重金屬離子、光解水制氧、光解水制氫、超級電容器等方面具有突出的應(yīng)用價值。本文主要圍繞一系列金屬硫化物納米復(fù)合材料的制備及性能研究開展工作，從以下幾個方面進行研究:
　　1.空心Polypyrrole/CdS異質(zhì)微米盒結(jié)構(gòu)的制備及其光催化性能研究
　　本章中，介紹了通過兩步法使CdS納米顆粒在空心PPy微米盒表面生

3、長，制備出均一空心PPy/CdS復(fù)合微盒的方法。該反應(yīng)利用可以在反應(yīng)過程中自分解的甲基橙作為軟模板，以過硫酸銨為氧化劑，冰浴條件下反應(yīng)24小時引發(fā)吡咯(Py)單體氧化聚合形成了形貌規(guī)整的一維空心聚吡咯(PPy)微米盒，接著60℃水浴在其表面負載CdS納米顆粒。在可見光下，與單純的PPy相比，制備的復(fù)合材料展現(xiàn)出增強的光還原Cr(Ⅵ)以及光解水制氫的效果，且性能隨CdS負載量的增大逐漸增高。該樣品性能的提高得益于二元異質(zhì)復(fù)合材料獨特的空心

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和高效的光生電子空穴分離能力。
　　2.納米花狀MoS2/PANI復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
　　過渡金屬硫化物與導(dǎo)電聚合物形成的復(fù)合材料因其在能量儲存領(lǐng)域具有獨特的電化學(xué)性能而受到廣泛的關(guān)注。本文通過溶劑熱法成功合成MoS2/PANI納米花狀復(fù)合物，并探索不同的反應(yīng)條件對其形貌的影響。利用XRD、FTIR、SEM等手段對納米花狀MoS2/PANI復(fù)合材料的晶面結(jié)構(gòu)、形貌以及分子基團等性質(zhì)做了進一步的表征。采用

5、循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗測試手段探究純MoS2及其復(fù)合材料的超級電容器性能。結(jié)果表明，當PANI負載量為2mg時，MoS2/PANI納米花狀復(fù)合物具有最好的超級電容器性能，在電流密度3Ag-1下的比容量達234Fg-1，而在10Ag-1時其比容量仍能保持84.6％。此外，該復(fù)合材料相對于純MoS2表現(xiàn)出更加優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在500次循環(huán)后容量保持率為84％。電極材料所展現(xiàn)出的增強的比電容和卓越的循環(huán)能力可歸功于MoB2和PANI

6、形成復(fù)合物后產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)。實驗結(jié)果再次證明MoS2/PANI復(fù)合電極材料在超級電容器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　3.可控合成Ni3S4/MoS2異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究
　　本章通過溶劑熱法成功合成Ni3S4/MoS2異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)復(fù)合物，利用XRD、SEM等手段對Ni3S4/MoS2異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的晶面結(jié)構(gòu)以及形貌等性質(zhì)做了進一步的表征。采用循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗測試手段探究Ni3S4/MoS2異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)復(fù)