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物理化学学报  2017, Vol. 33 Issue (7): 1492-1498    DOI: 10.3866/PKU.WHXB201704141
论文     
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
Preparation of MoS2/TiO2 Composite Catalyst and Its Photocatalytic Hydrogen Production Activity under UV Irradiation
Chi ZHANG1,2,Zhi-Jiao WU2,Jian-Jun LIU1,*(),Ling-Yu PIAO2,*()
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
 全文: PDF(1579 KB)   HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS) |
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
收稿日期: 2017-01-16 出版日期: 2017-04-14
中图分类号:  O649  
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)
通讯作者: 刘建军,朴玲钰     E-mail: 13611012376@163.com; ljj-717@163.com;piaoly@nanoctr.cn
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张驰
吴志娇
刘建军
朴玲钰

引用本文:

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.

Chi ZHANG,Zhi-Jiao WU,Jian-Jun LIU,Ling-Yu PIAO. Preparation of MoS2/TiO2 Composite Catalyst and Its Photocatalytic Hydrogen Production Activity under UV Irradiation. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(7): 1492-1498.

链接本文:

http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201704141        http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I7/1492

图1  所制备样品的XRD谱图
图2  所制备样品的Raman光谱
图3  所制备样品的扫描电镜照片
图4  所制备样品的透射电镜照片
图5  制备样品的紫外-可见吸收光谱
图6  MoS2/TiO2(30% (w))的XPS光谱
图7  制备的样品的产氢速率
图8  光催化反应机理
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