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《湘潭大学》 2019年
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石墨烯/氧化锌/二硫化钼复合结构光催化性能研究

董豪聪  
【摘要】:近年来,ZnO纳米粒子由于其可调节的带隙和高电子密度使其成为光催化剂的有力候选者。但是由于纯ZnO纳米粒子中的光生电子空穴快速重组和可见光吸收能力差的原因,导致其光催化性能大大降低。石墨烯的出现给氧化锌光催化课题带来了新的曙光,其优越的载流子迁移率可以有效增加氧化锌纳米粒子中光生电子的转移路径以及对可见光的吸收能力。然而,先前科研工作均采用氧化石墨烯与氧化锌量子点进行结合,氧化石墨烯的边缘由于存在大量的含氧成键的基团,大幅度降低了石墨烯的载流子迁移率,不利于材料的光催化反应。基于此,本工作采用无氧化石墨烯代替氧化石墨烯,优化了电子传输材料的导电能力,从而获得更高催化活性的光催化剂,并研究了氧化锌量子点和石墨烯及二硫化钼三种纳米材料的合成方法,以及三种材料复合物的光催化性能。1.石墨烯的合成。主要工作如下:采用了目前最先进的化学气相沉积系统(CVD),在铜箔表面合成了满单层石墨烯薄膜以及尺寸与形状可控的石墨烯单晶,研究了生长条件对石墨烯单晶形貌以及性能的影响;采用传统的液相剥离法制备了石墨烯纳米片分散液,获得单层率较高的石墨烯纳米片分散液;2.二硫化钼的合成。采用CVD法在SiO_2/Si基底表面生成了单层的单晶二硫化钼薄膜和片状的MoS_2/MoO_3/MoS_2纳米材料,研究了不同生长条件对二硫化钼形貌和性能的影响;采用液相剥离法制备出尺寸在百纳米级别的二硫化钼纳米片;3.氧化锌量子点的合成。采用水热法一步合成氧化锌量子点,研究了沉淀时间和提取量子点时不同的超声条件对氧化锌纳米粒子形貌的影响,最终制备出尺寸在10 nm左右均匀分布的ZnO量子点;4.利用上述合成的三种纳米材料制备了光催化剂;形成具有异质结构的ZnO/MoS_2/Graphene三元复合纳米材料(ZMG),使用无氧化石墨烯纳米片优化了氧化锌的光催化性能,探讨了该复合材料提升光催化活性的机理。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O643.36;O644.1

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