MoS2-少层石墨烯复合催化剂的光催化性能研究文献综述

 2021-10-21 17:14:11

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文献综述1.前言二硫化钼(MoS2)是一种典型的层状过渡金属硫族化合物,是一种性能优异的可见光催化材料,可用于光解水制氢、光解有机污染物,是目前能解决能源问题和环境污染问题的潜在催化剂之一。

MoS2为六方晶系层状结构,可以理解为两层硫原子中间夹着一层钼原子,形象的想象成三明治结构;由于层状结构,层内由共价键连接,层间由范德华力连接,容易发生滑移,因而MoS2是良好的固体润滑剂、半导体材料和催化材料[1]。

然而由于二维MoS2易堆积团聚,且为半导体,导电性能较差的缺陷,使其在光、电方面的应用存在短板,经过近年来科学界的不断探索和测试,与MoS2在晶体结构和微观形貌上有匹配性,电学性能上有互补性的石墨烯进入了人们的视野。

石墨烯被称为单原子层石墨,因为它是一种只有一个单原子层厚度的准二维结构材料,并且是以sp2方式形成的一种蜂巢晶格平面薄膜。

它还兼有石墨和碳纳米管材料的一些优良性质,例如高热导性能、高机械强度、力学性能优,通过石墨烯制备的纳米复合材料同样也表现出许多良好性能,比如通过纳米材料制备的物品质量轻,使用寿命更长,阻燃性能更好。

而因为MoS2具有与石墨烯相似的二维层状结构,目前科学界猜测两者可能具有相同的物理或者化学性能,将两者复合得到新材料可以发挥复合物的表面效应和协同效应,使复合物综合性能有显著的提高[2]。

因此,近年来将MoS2与少层石墨烯(FewLayerGraphene,FLG)复合,形成复合催化剂,利用少层石墨烯的电导特性,抑制电子空穴复合,提升催化性能是光催化剂发展的重要方向。

2.MoS2-少层石墨烯复合催化剂的制备方法目前在国内外的MoS2/石墨烯复合材料在制备方式上,水热法[3]由于其在溶液中进行,实验温度易于掌握,实验环境容易创造,便于制备高纯度的复合材料等优势,被广大该领域研究学者广泛应用。

目前被广泛使用的水热法制备MoS2/石墨烯复合材料的过程为:先将氧化石墨烯水溶液加入到含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中,在搅拌作用下分别加入钼酸钠和硫脲,后将反应溶液加入到水热釜中,密封后,保温反应;产物离心洗涤,干燥,后在N2气氛保护下进行热处理,即可得到MoS2/石墨烯复合材料。

氧化石墨烯将在水热法制备过程中发生自组装,在MoS2片层的生长过程中起到了载体的作用,从而诱导MoS2片层进行可控合成,得到的MoS2/石墨烯复合材料具有均一的形貌,MoS2均匀地负载到石墨烯基底上。

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