MoS2/TiO2复合催化剂的制备及其在紫外光下的光催化制氢活性

doi:10.3866/PKU.WHXB201704141

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (7): 1492-1498.doi: 10.3866/PKU.WHXB201704141

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MoS₂/TiO₂复合催化剂的制备及其在紫外光下的光催化制氢活性

张驰^1,²,吴志娇²,刘建军^1,*(),朴玲钰^2,*()

¹ 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029
² 中科院标准与检测重点实验室,中科院纳米科学卓越创新中心,国家纳米科学中心,北京100190

收稿日期:2017-01-16 发布日期:2017-05-31
通讯作者: 刘建军,朴玲钰 E-mail:13611012376@163.com; ljj-717@163.com;piaoly@nanoctr.cn
基金资助:
科技部重点研发计划项目(2016YFA0200900);科技部重点研发计划项目(2016YFF0203803)

Preparation of MoS₂/TiO₂ Composite Catalyst and Its Photocatalytic Hydrogen Production Activity under UV Irradiation

Chi ZHANG^1,²,Zhi-Jiao WU²,Jian-Jun LIU^1,*(),Ling-Yu PIAO^2,*()

¹ State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, P. R. China
² CAS Key Laboratory of Standardization and Measurement for Nanotechnology, CAS Center for Excellence in Nanoscience, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100190, P. R. China

Received:2017-01-16 Published:2017-05-31
Contact: Jian-Jun LIU,Ling-Yu PIAO E-mail:13611012376@163.com; ljj-717@163.com;piaoly@nanoctr.cn
Supported by:
the Ministry of Science and Technology of China(2016YFA0200900);the Ministry of Science and Technology of China(2016YFF0203803)

摘要/Abstract

摘要：

为了研究复合光催化剂在光催化中的制氢效率，采用水热法制备了MoS₂纳米片，然后通过水热法在MoS₂纳米片上负载了TiO₂纳米颗粒，形成了MoS₂/TiO₂异质结复合催化剂。采用冷场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman），X射线光电子能谱（XPS）对材料的结构和光学性能表征并进行分析。通过光催化制氢测试对光催化剂进行评价，实验结果表明，在波长为365 nm的紫外光照射下，最高光催化制氢速率为1004 μmol·h^-1·g^-1，对应的催化剂的MoS₂含量为30%，其催化速率远大于单一的MoS₂和TiO₂，表明MoS₂/TiO₂复合催化剂在紫外光照下能显著提高光催化产氢性能。基于MoS₂/TiO₂复合光催化剂优越的光催化产氢性能，本文对复合光催化剂的产氢机理做了研究和分析。

关键词: 二氧化钛, 二硫化钼, 异质结, 复合结构, 光催化制氢

Abstract:

To study the activity of a composite photocatalyst for photocatalytic hydrogen production, we prepared and loaded MoS₂ nanosheets with TiO₂ nanoparticles using a hydrothermal method, thus forming a MoS₂/TiO₂ heterojunction composite catalyst. The structural and optical properties of the catalyst were characterized and analyzed by field-emission scanning electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, X-ray powder diffraction, UV-Vis absorption spectra, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The activity of the photocatalyst was evaluated by its photocatalytic hydrogen production rate. The corresponding MoS₂ content of the catalyst was found to be 30%, and upon the exposure to 365nm UV light, a high photocatalytic hydrogen production rate of 1004 μmol^-1·h^-1·g^-1 was obtained. The catalytic rate is much greater than that obtained with MoS₂ or TiO₂ catalysts. The high hydrogen production rate indicated that the use of a MoS₂/TiO₂ composite catalyst can significantly improve the UV-induced photocatalytic hydrogen production performance. Because of the excellent photocatalytic hydrogen production performance of the MoS₂/TiO₂ composite, we studied and analyzed the hydrogen production mechanism.

Key words: TiO₂, MoS₂, Composite structure, Heterojunction, Photocatalytic hydrogen production

MSC2000:

O649

张驰,吴志娇,刘建军,朴玲钰. MoS₂/TiO₂复合催化剂的制备及其在紫外光下的光催化制氢活性[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1492-1498.

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MoS₂/TiO₂复合催化剂的制备及其在紫外光下的光催化制氢活性

Preparation of MoS₂/TiO₂ Composite Catalyst and Its Photocatalytic Hydrogen Production Activity under UV Irradiation

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