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三明治结构mos2-sno2-cf复合材料的制备及其性能研究

三明治结构MoS2-SnO2-CF复合材料的制备及其性能研究

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作者：贾仕隆西北大学

学位级别：硕士

本文采用简单两步水热法成功地合成了一种新型“三明治”结构mos-sno-cf(碳纤维)复合柔性材料。通过引入极强导电性碳纤维基材,形成了一种双层异质结结构,这种结构可以提高载流子迁移速率,并加速电子空穴分离,从而增强光催化活性。测试... 详细信息

本文采用简单两步水热法成功地合成了一种新型“三明治”结构mos-sno-cf(碳纤维)复合柔性材料。通过引入极强导电性碳纤维基材,形成了一种双层异质结结构,这种结构可以提高载流子迁移速率,并加速电子空穴分离,从而增强光催化活性。测试结果表明在可见光下复合材料对染料的光催化降解率为95%,远高于对照组实验。本文主要研究内容包括了正交实验、单因素优化实验、对照组实验以及探索性实验,对所制备的复合材料的微观结构进行了表征,详细地讨论了其光催化性能、电子空穴传输机制、合理的生长流程,并从能带结构层面分析了其光催化性能提升机制。最后,探索了在表面活性剂辅助下的mos-sno-cf复合材料的形貌结构与光降解性能。首先以sno-cf前驱体的制备及其表征展开讨论,通过设计三因素四水平的正交实验组研究mos-sno-cf复合材料的适宜反应条件,并用极差分析法获得最优工艺参数。制备出本征mos-sno-cf复合材料后,利用XRD、SEM、TEM、EDS、mapping和BET,分别研究了复合材料的晶体结构、形貌特征、原子组成、元素图谱与比表面积。其次光催化实验方面,以100W的LED作为光源,用浓度15mg/L的RhB作为染料,暗处理并辐照后,再进行吸收光谱、循环吸收谱和捕获剂实验,并研究了循环组实验后的形貌结构。以反应时间开展单因素优化实验,探索了mos-sno-cf复合材料在优化时间范围内的形貌变化规律以及性能。研究所有对照组实验,包括粉体材料mos和sno,复合材料mos-sno、mos-cf、sno-cf以及碳纤维基底的制备和微观结构表征、对照组实验的光吸收谱图、光降解相对浓度(c/c)对照图、定量动力学反应图、紫外漫反射吸收谱和光致发光图谱。基于所制备产物的微观结构,绘制能带结构图,分析异质结结构对性能提升机制。最后,介绍了三组前期探索性实验,分别解释了使用sno-cf作为反应前驱体原因,对碳纤维做亲水性处理的必要性,以及在不同染料下复合材料光降解性能的稳定性。表面活性剂辅助下,研究了mos-sno-cf复合材料制备、表征以及性能,分别使用阴离子表面活性剂SDS和阳离子表面活性剂CTAB。介绍了两种表面活性剂辅助下的制备工艺,+。最后分别通过光降解相对浓度(c/c)对照图、定量动力学反应图、紫外漫反射吸收谱分析,来比较不同产物性能强弱,降解效率高低,选取最佳浓度比的表面活性剂。

关键词： mos2-sno2-cf复合材料双层异质结柔性材料光催化表面活性剂

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