[发明专利]二维MoS2和TiO2纳米带异质结构材料的制备

说明书

本发明公开了一种二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料的制备方法及其在光催化降解污染物上的应用，属于光催化的技术领域。主要利用了水热法和溶剂热法，首先水热法制备出二维纳米材料MoS₂，然后使用溶剂热法合成超细TiO₂纳米带，最后采用简单的水热法合成不同MoS₂负载含量的超细MoS₂和TiO₂纳米带异质结构，由此得到二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料。此法制备得到的复合材料由于便于合成的方法，使得制备成本低廉，并且具有良好的光催化性能，在污染物降解和H₂能源制备方面具有良好的应用。

技术领域

本发明涉及一种二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料的制备，通过水热法和溶剂热法制备出二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料，制备工艺简单安全，制备成本低廉。该材料在可见光照射的条件下表现出良好的光催化活性，在污染物降解和H₂能源制备方面具有良好的应用。

背景技术

近年来，TiO₂纳米材料作为光催化剂在有机污染物降解方面受到广泛关注，并被认为是解决能源短缺问题，实现可持续发展最有效的途径之一。

自发现TiO₂具有光催化活性以来，光催化技术就受到了人们广泛的关注。光催化技术凭借其节能环保、无二次污染等优点解决有毒和有害有机污染物降解以及裂解水制氢以解决环境和能源问题。半导体光催化材料可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能处理空气中或者水中有毒有害物质,改善环境,达到资源利用生态化的目的。

但是, TiO₂作为一种n型半导体，TiO₂禁带较宽，因而只能吸收占太阳光3%-5%的紫外光，对太阳光能的利用率较低；在光照条件下，电子及空穴较容易复合，从而限制了对太阳光的充分利用。

为了促进对污染物的有效降解或者裂解水反应而产生H₂或O₂，通过在TiO₂表面自组装特定的助催化剂可构成催化活性中心，是提高光催化活性的有效途径。其中，Pt作为助催化剂具有较高的催化活性，被广泛用于生产H₂。然而，由于Pt成本高阻碍了其实际应用。为了克服这些挑战，本文利用水热法和溶剂热法制备出二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料，并探究在UV-Vis照射下，超细MoS₂和TiO₂纳米带异质结光催化降解有机污染物和光催化制氨活性。与碱热法合成的常规TiO₂纳米带相比，该超细TiO₂纳米带的尺寸降低一个数量级。该纳米复合材料在可见光条件下对MO表现出相对增强的降解能力，重复实验表现出良好的稳定循环性，在污染物降解和H₂能源制备方面具有良好的应用。

发明内容

本发明的目的是制备出具有高的太阳光能利用率以及光催化性和高降解速率的二维MoS₂和TiO₂超细纳米带异质结构材料，并且其催化循环稳定性高，推进纳米复合材料的实际应用。

为实现本发明目的采用如下技术方案：