研究目的
开发一种高效、低成本、环保且稳定的异质结复合光催化剂,通过增强光生电子-空穴对的分离来提升光催化性能,用于水污染治理。
研究成果
MoS2/g-C3N4异质结复合材料由于内建电场驱动实现了高效的电子-空穴分离,展现出优异的光催化性能,从而增强了对罗丹明B和六价铬等污染物的降解效果。这为环境治理提供了一种高效稳定的新型光催化剂。
研究不足
该研究在工业化应用的规模化方面可能存在局限,样本制备可能存在潜在差异性,且采用模拟阳光而非自然条件。质量比的优化以及超过三个周期的长期稳定性可进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过两步法制备MoS2/g-C3N4异质结复合材料,包括水热合成MoS2纳米球以及与三聚氰胺煅烧形成g-C3N4包覆层。结合DFT理论计算与实验探究电荷转移机制。
2:样品选择与数据来源:
样品包含纯MoS2、纯g-C3N4、物理混合的MoS2/g-C3N4-P及不同质量比的异质结MoS2/g-C3N4-H。所用化学品均为指定供应商的分析纯级。
3:纯g-C3N物理混合的MoS2/g-C3N4-P及不同质量比的异质结MoS2/g-C3N4-H。所用化学品均为指定供应商的分析纯级。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括XRD衍射仪、FTIR光谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜、XPS能谱仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、电化学工作站、TOC分析仪。材料包括钼酸铵、硫脲、PVP、三聚氰胺、重铬酸钾、草酸钠、对苯醌、异丙醇、罗丹明B、硝酸银。
4:实验流程与操作步骤:
水热合成MoS2纳米球后经三聚氰胺包覆、超声分散、搅拌、离心、干燥及煅烧处理。表征手段涵盖XRD、FTIR、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、PL、EIS及TOC测试。光催化实验在LED模拟太阳光下进行,通过紫外-可见分光光度计监测RhB降解和Cr6+还原过程。
5:数据分析方法:
数据分析包括XRD与XPS峰位拟合、Tauc图计算带隙、一级反应动力学模型确定速率常数,以及利用猝灭剂识别光催化过程中的活性物种。
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