MoS2復合材料的設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成為材料學領域熱點研究方向。二維結構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，設計了幾種MoS2復合材料，并對其組成結構進行分析，深入研究其結構與光電催化性能間構效關系。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晶格結構中，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構擁有良好的機械強度，高比表面積，相互交聯的電子傳輸通道。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，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結構。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移。通過調節(jié)MoS