延长光响应寿命的MoS2纳米带增强可见光光电催化析氢

作     者：李朝晖 

作者单位：江西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁彩雷

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：过渡金属二硫化物 二硫化钼 纳米带 光电催化 析氢 

摘      要：日益严重的全球能源危机和伴随的环境问题促使科学家们不断寻找环保和可持续的新能源来替代传统的化石燃料。发展清洁、廉价和可持续的燃料生产和应用技术对前世界来说都是一项重大挑战。在许多能源系统中,氢气,比大多数碳氢化合物具有更高的比能量,在燃烧时只释放水,是一种清洁、可持续的、理想的替化石燃料的新能源。电解水析氢被认为是调节未来氢能循环中的可再生能源发电与终端用能需求之间平衡的最佳技术。它为解决日益严重的能源短缺问题提供了一个有效的途径。促进水电解的装置,包括电化学和光电化学电池(PEC),这些新兴技术有潜力可以从水中可再生地产生清洁的氢燃料,而不需要化石燃料或有害的副产品。光致电子空穴对的快速复合限制了MoS催化剂在光电催化裂解水制氢中的应用。研究延长光生载流子寿命的策略对促进光电催化制氢具有重要意义。一种可行的方法是利用材料的边缘缺陷来捕获光生电子,从而降低光生载流子复合速率。然而,对二维的MoS来说其大部分表面积是没有缺陷的惰性基面而边缘存在着大量的硫空位缺陷。在此,制备了一种具有丰富固有边缘缺陷的一维MoS纳米带,并在此基础上构建了光电探测器。与其他基于MoS纳米结构的光电探测器相比,MoS纳米带光电器件在波长为400-500nm的范围内具有良好的光谱响应,具有较长的光生载流子寿命。运用电化学微细胞技术在的波长为405nm色光照射下,实验验证了MoS纳米带的光电催化性能。这种通过材料本身的光电效应来预测过渡金属二硫化物的光催化或光电催化性能,为光电催化析氢的研究提供了一种新的策略,同时为过渡金属二硫化物在能量领域广泛应用提供了一个新的思路。