高温醇热和水热法制备Cu2S的吸附及光催化性能

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硫化亚铜(Cu2S)是一种重要的半导体金属硫化物材料,理论禁带宽度为1.2 eV,具有无毒、化学稳定性和热稳定性等优异特性,是目前拟应用于光催化降解污染物材料的研究热点之一。基于此,本课题首先采用高温醇热法成功制备出具有良好吸附性能的纳米粒径的Cu2S粉体,进一步开展了水热法合成Cu2S及Cu2S/MoS2复合粉体的可见光催化性能研究。利用SEM、TEM、XRD、XPS、BET、UV-Vis-DRS、EIS等表征手段对样品的结构、组成及吸附机理和光催化性能进行了探究。结果如下:(1)高温醇热法成功合成了粒径范围为3542 nm的四方相Cu2S纳米颗粒;对甲基橙和刚果红展现出良好的吸附性。BET测试表明其介孔孔尺寸范围为728 nm。150℃合成的Cu2S纳米颗粒吸附甲基橙(MO)的容量为295 mg/g;吸附过程符合一级动力学模型和单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型。随染料溶液温度从10℃升高到30℃,染料吸附速率逐渐增大,但当温度升高到40℃后,吸附速率下降,吸附过程为放热过程。最佳吸附染料溶液的pH值为5。(2)采用水热法成功地制备了具有特殊形貌(雪花状)的单斜相Cu2S微米颗粒。水热反应温度为80℃时合成的雪花状Cu2S微米颗粒在H2O2辅助下,可见光照射2 h后,对亚甲基蓝(MB)的光催化降解率达到86%;经三次循环降解率基本不变。展现出对甲基蓝(MB)具有良好的光催化活性和较高的催化稳定性。(3)以反应温度为80℃合成的Cu2S作为基底,采用水热法二次合成了用于光催化降解的Cu2S/MoS2复合粉体。当Cu2S:MoS2的摩尔比为2:1时,在H2O2辅助下,可见光照射2 h后,Cu2S/MoS2复合粉体对MB的光催化降解率达到了94%左右,比单纯的Cu2S粉体提高了9.3%,展现出更好的光催化活性。
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