ag3po4mos2tio2纳米催化剂的制备及其光催化性能研究(附件)【字数：14782】
光催化是一项利用太阳能处理水中污染物的技术。其中最典型的催化剂为TiO2，TiO2的三种晶形中锐钛矿化学性质稳定，它难溶于硫酸、硝酸、氢氧化钠等强酸强碱，无毒，且其制备成本低，是较为理想的光催化剂。但纯纳米TiO2存在着两大缺点而限制了其应用到实际生活中第一，只能吸收紫外光的光能，对太阳光的利用率极低；第二，其光照条件下受激发的光生电荷子和空穴复合几率大。因此，国内外环保工作者们进行了大量研究，发现TiO2与其它窄带隙的半导体复合如MoS2，Ag3PO4等,能提高它的电荷分离效率，或将其光激励扩展到能量级范围，从而增加它在可见光下的光催化活性。 二硫化钼作为半导体材料，它具有层状结构，属于六方晶系。由于其特殊的层状结构，MoS2可敏化TiO2，使TiO2具有优异的可见光光催化性能。本文采用水热合成技术，以TiO2纳米催化剂为基础合成二元复合半导体MoS2/TiO2催化新材料。Ag3PO4是近些年最新发现的一种在可见光下仍然具有非常强的光催化性能的半导体材料。在可见光下它的量子产率可以高达90%以上。在综合了MoS2/TiO2催化剂和Ag3PO4光催化剂的特点以后，本文以MoS2/TiO2为基础，采用化学沉降法合成三元复合半导体Ag3PO4/MoS2/TiO2催化新材料。经测定，在可见光的条件下，Ag3PO4/MoS2/TiO2复合性材料与纯TiO2相比，光催化降解亚甲基蓝染料的效率得到了显著提高，高达75%以上，且其使用寿命相比于Ag3PO4，也有了极大提高。关键词光催化；可见光；TiO2；Ag3PO4/MoS2/TiO2
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 TiO2光催化机理 2
1.2.1 TiO2相关领域研究进展 2
1.2.2 TiO2光催化原理 3
1.2.3 TiO2的制备 4
1.2.4催化剂的改性途径 6
1.2.5 MoS2研究进展 8
1.2.6 Ag3PO4研究进展 9
1.2.7光催化技术在环境领域的应用 9
1.3 选题依据、目的、意义和内容 10
1.3.1 选题依据 10
1.3.2 研究目的和意义 11
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.3研究内容 11
第二章 实验部分 12
2.1实验仪器设备和实验材料 12
2.1.2 实验药剂 13
2.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂的制备 13
2.2.1 TiO2催化剂的制备 13
2.2.2 MoS2/TiO2催化剂的制备 14
2.2.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2的制备 14
2.2.4 Ag3PO4的制备 15
2.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂光催化性能研究 15
2.3.1比较TiO2煅烧前后对亚甲基蓝的降解实验 15
2.3.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂稳定性的考察 15
第三章 实验结果与讨论 16
3.1 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂的形貌以及结构表征 16
3.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米管阵列电极的能谱分析（EDX测试） 18
3.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2的X射线电子衍射（XRD测试） 19
3.4比较DMF与HAC的比例对TiO2亚甲基蓝溶液降解效果 20
3.5煅烧对TiO2亚甲基蓝溶液降解效果 21
3.6 TiO2在可见光与紫外光下对亚甲基蓝溶液降解效果 22
3.7 Ag3PO4/MoS2/TiO2光催化剂对亚甲基蓝溶液降解效果 23
3.8 Ag3PO4/MoS2/TiO2对亚甲基蓝溶液降解的稳定性 24
结论 26
展望 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 研究背景
进入工业革命以来，人类不断享受着迅速发展的科技所带来的便捷与舒适，也品尝到了忽视和盲目造成的生存环境不断恶化的后果。而出现在20世纪上半叶震惊世界的“八大公害事件”以及近年来发现的全球变暖，酸雨，大气臭氧层被破坏，生物多样性的消失等各种环境污染和能源危机问题，就是环境恶化的直接后果。而现存的各种环境污染污染中，影响最大危害最广的是化学污染。因而有效的控制和治理各种化学污染物带来的水污染、大气污染、土壤环境污染问题迫在眉睫。光催化技术作为1960年以后发展起来的划时代的环保技术，在治理环境污染问题中具有极高的开发潜能。光催化是指在可见光或者紫外光条件下，利用光催化剂将光能转化为化学能，而且二次污染较少甚至不存在二次污染，这为从根本上解决能源问题提供了一条新思路。
自从20世纪早期的商业生产以来，二氧化钛(TiO2)被广泛应用于颜料和防晒霜中，在1972年，藤岛和本田发现了在紫外光下的二氧化钛电极上的光催化分水现象。从那时起，对TiO2材料的研究投入了大量的精力，这导致了许多有前景的应用领域的出现，从光伏光催化产业到电学和传感器。这些应用可以大致分为“能量”和“环境”类别，其中许多种类不仅依赖于TiO2材料本身的性质，还依赖于对TiO2材料主机的修改。以无机和有机染料为原料，利用二氧化钛材料与环境的相互作用制备出新型纳米催化剂。由于TiO2具有化学性质稳定，光活性强，难溶于酸碱，无毒，成本低且易于回收等特点，在光解水制氢、染料、降解有机废水等实际应用领域中作为首选催化剂，成为了近几年光催化领域的研究焦点。最近几十年里，在科学工作者们不断努力下，已经取得了极大的进步。但是，以下几个问题仍然限值了TiO2催化剂在实际中的应用，一个是宽带半导体TiO2由于它的禁带宽度的限值（仅为3.2 eV），决定了它能利用的只是太阳光谱中不到5%的紫外光，因此纯TiO2体系紫外光以外的光谱利用率比较低。另一个是在光照条件下受激发的光生电荷子和空穴复合几率大，这就直接导致了催化过程中的量子效率较低。而且工业废水具有总量大、浓度较高的特点，因此在实际应用中，纯TiO2的光催化效果还不是很好。因此，为了提高TiO2在可见光下的光催化效率，国内外学者们对TiO2的改性方法进行了研究。经过几十年的研究，目前对TiO2的改性方法主要为进行非金属离子掺杂、金属离子Fe2+、Cu2+、Mo2+等离子的掺杂、半导体复合以及贵金属的修补。
MoS2是一种黑灰色粉末，它是具有抗磁性的半导体，是金属硫化物的代表，在自然界中主要以辉钼矿存在。在上世纪七十年代，它在固体润滑剂、催化剂、锂离子电池负极材料等领域被广泛研究。六方晶系的MoS2与石墨烯的层状结构相似，每一个单层都是由三层原子以SMoS 的形式结合，即钼原子夹在两个硫原子层之间。由于其层内以较强的共价键结合，而层间以较弱的范德华力结合，所以层与层之际很容易剥离，可作为插层材料的主体。而且MoS2吸收可见光较强，所以在催化剂方面有很大的应用潜力。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 TiO2光催化机理 2
1.2.1 TiO2相关领域研究进展 2
1.2.2 TiO2光催化原理 3
1.2.3 TiO2的制备 4
1.2.4催化剂的改性途径 6
1.2.5 MoS2研究进展 8
1.2.6 Ag3PO4研究进展 9
1.2.7光催化技术在环境领域的应用 9
1.3 选题依据、目的、意义和内容 10
1.3.1 选题依据 10
1.3.2 研究目的和意义 11
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.3研究内容 11
第二章 实验部分 12
2.1实验仪器设备和实验材料 12
2.1.2 实验药剂 13
2.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂的制备 13
2.2.1 TiO2催化剂的制备 13
2.2.2 MoS2/TiO2催化剂的制备 14
2.2.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2的制备 14
2.2.4 Ag3PO4的制备 15
2.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂光催化性能研究 15
2.3.1比较TiO2煅烧前后对亚甲基蓝的降解实验 15
2.3.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂稳定性的考察 15
第三章 实验结果与讨论 16
3.1 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米催化剂的形貌以及结构表征 16
3.2 Ag3PO4/MoS2/TiO2纳米管阵列电极的能谱分析（EDX测试） 18
3.3 Ag3PO4/MoS2/TiO2的X射线电子衍射（XRD测试） 19
3.4比较DMF与HAC的比例对TiO2亚甲基蓝溶液降解效果 20
3.5煅烧对TiO2亚甲基蓝溶液降解效果 21
3.6 TiO2在可见光与紫外光下对亚甲基蓝溶液降解效果 22
3.7 Ag3PO4/MoS2/TiO2光催化剂对亚甲基蓝溶液降解效果 23
3.8 Ag3PO4/MoS2/TiO2对亚甲基蓝溶液降解的稳定性 24
结论 26
展望 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 研究背景
进入工业革命以来，人类不断享受着迅速发展的科技所带来的便捷与舒适，也品尝到了忽视和盲目造成的生存环境不断恶化的后果。而出现在20世纪上半叶震惊世界的“八大公害事件”以及近年来发现的全球变暖，酸雨，大气臭氧层被破坏，生物多样性的消失等各种环境污染和能源危机问题，就是环境恶化的直接后果。而现存的各种环境污染污染中，影响最大危害最广的是化学污染。因而有效的控制和治理各种化学污染物带来的水污染、大气污染、土壤环境污染问题迫在眉睫。光催化技术作为1960年以后发展起来的划时代的环保技术，在治理环境污染问题中具有极高的开发潜能。光催化是指在可见光或者紫外光条件下，利用光催化剂将光能转化为化学能，而且二次污染较少甚至不存在二次污染，这为从根本上解决能源问题提供了一条新思路。
自从20世纪早期的商业生产以来，二氧化钛(TiO2)被广泛应用于颜料和防晒霜中，在1972年，藤岛和本田发现了在紫外光下的二氧化钛电极上的光催化分水现象。从那时起，对TiO2材料的研究投入了大量的精力，这导致了许多有前景的应用领域的出现，从光伏光催化产业到电学和传感器。这些应用可以大致分为“能量”和“环境”类别，其中许多种类不仅依赖于TiO2材料本身的性质，还依赖于对TiO2材料主机的修改。以无机和有机染料为原料，利用二氧化钛材料与环境的相互作用制备出新型纳米催化剂。由于TiO2具有化学性质稳定，光活性强，难溶于酸碱，无毒，成本低且易于回收等特点，在光解水制氢、染料、降解有机废水等实际应用领域中作为首选催化剂，成为了近几年光催化领域的研究焦点。最近几十年里，在科学工作者们不断努力下，已经取得了极大的进步。但是，以下几个问题仍然限值了TiO2催化剂在实际中的应用，一个是宽带半导体TiO2由于它的禁带宽度的限值（仅为3.2 eV），决定了它能利用的只是太阳光谱中不到5%的紫外光，因此纯TiO2体系紫外光以外的光谱利用率比较低。另一个是在光照条件下受激发的光生电荷子和空穴复合几率大，这就直接导致了催化过程中的量子效率较低。而且工业废水具有总量大、浓度较高的特点，因此在实际应用中，纯TiO2的光催化效果还不是很好。因此，为了提高TiO2在可见光下的光催化效率，国内外学者们对TiO2的改性方法进行了研究。经过几十年的研究，目前对TiO2的改性方法主要为进行非金属离子掺杂、金属离子Fe2+、Cu2+、Mo2+等离子的掺杂、半导体复合以及贵金属的修补。
MoS2是一种黑灰色粉末，它是具有抗磁性的半导体，是金属硫化物的代表，在自然界中主要以辉钼矿存在。在上世纪七十年代，它在固体润滑剂、催化剂、锂离子电池负极材料等领域被广泛研究。六方晶系的MoS2与石墨烯的层状结构相似，每一个单层都是由三层原子以SMoS 的形式结合，即钼原子夹在两个硫原子层之间。由于其层内以较强的共价键结合，而层间以较弱的范德华力结合，所以层与层之际很容易剥离，可作为插层材料的主体。而且MoS2吸收可见光较强，所以在催化剂方面有很大的应用潜力。
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