CdS/MoS2/WS2三元异质结的构建及其光催化性能研究

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CdS因其具有较窄的能带间隙(2.4 e V)、可见光吸收强度大、制备简单易行等优点,在光催化降解、环境治理等相关领域具有潜在的应用前景。然而,CdS的应用过程中仍存在着一些待解决的关键性问题:(1)CdS存在粒子聚集(2)自身容易发生光自腐蚀现象。这些缺点一定程度上,抑制了CdS在光催化领域的应用。为此,本论文通过水热/溶剂热法向反应体系中加入模板剂合成了不同择优晶面取向的CdS晶体,为了抑制CdS的腐蚀现象,我们构建了“点板贴”式微纳组装,通过引入过渡金属二硫化物Mo S2和WS2构建二元和三元异质结材料,从而提高载流子的使用寿命和扩宽可见光吸收。具体研究内容与结果如下:(1)以乙二胺和蒸馏水作为溶剂,乙二胺四乙酸、柠檬酸、N-甲基吡咯烷酮、六次甲基四胺分别作为模板剂,通过溶剂热/水热法合成五种不同择优晶面取向的CdS晶体,在可见光下,以Rh B作为模拟污染物,研究表明,不同择优晶面取向的CdS单一材料体现出来的光催化降解效果不同,其中坡板式CdS晶体降解效果最为优异。(2)为了降低CdS晶体自身的腐蚀现象,通过分步水热法构建了“点贴”式微纳组装,通过引入2D Mo S2构建了CM催化体系的二元异质结复合材料。结果表明,通过引入过渡金属二硫化物Mo S2能够有效提高CdS光催化性能,其中CM(EDA)-10%的复合催化剂的光催化降解Rh B的效果明显,过渡金属二硫化物Mo S2能够有效抑制CdS的自身腐蚀现象,从而提高CdS的催化活性。(3)通过分步水热法构建了“点板贴”式微纳组装,以2D Mo S2为点、WS2为板组装在CdS晶体上,构建了CMW三元异质结复合材料。在可见光的作用下,以四环素作为模拟污染物,研究表明,“点板贴”式微纳组装形成的三元异质结材料能够有效抑制CdS的自身腐蚀现象,并且一定程度上起到了分散CdS粒子的作用。其中CMW-2对TC的降解效率为94%,比CM(EDA)-10%和CdS(EDA)晶体的降解效率分别提升了17%和24%。
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