[发明专利]花状Ni-doped二硫化钼/二氧化钛光催化材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种采用溶剂热法在无表面活性剂和模板的条件下，获得了纳米片组装的花状Ni‑doped MoS₂结构，随后用原子层沉积技术在表面包覆超薄TiO₂层，即可获得催化性能优异的花状Ni‑doped MoS₂/TiO₂光催化材料，获得了一种稳定性强催化活性高的Ni‑doped MoS₂/TiO₂光催化材料，整体制备方案可控性高，适用于规模化生产。本发明制备的花状Ni‑doped MoS₂/TiO₂光催化材料，可直接用于可见光催化反应。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料及环境领域，具体涉及一种花状Ni-doped二硫化钼/二氧化钛光催化材料的制备方法及应用。

背景技术

面临着日益严重的能源及环境问题，发展具有持续利用的清洁能源日益重要，最重要的是取之不竭的太阳能。而其中，能够将光能有效转化的光催化纳米材料对转化效率起到了决定性的因素。因此，制备高效的可见光催化材料在能源和环境领域都具有重要的研究和应用价值。

作为过渡金属硫化物中最具代表性的材料，当从块体MoS₂因其特殊的六方晶体层状结构，带隙将从1.29变化之1.8eV并呈现出良好的半导体特征，在微电子领域受到广泛关注。一直到2005年，Berit Hinnemann等发现MoS₂(1010)边缘的Mo边缘结构具有和固氮酶相似的活性位点，并通过实验证明了纳米尺度MoS₂的催化性能（J. Am. Chem. Soc., 2005,127 (15), 5308–5309）。自此，MoS₂在催化领域的研究开始增多。

基于MoS₂的催化性能与其活性位点和半导体性质密切相关，相关研究人员对其催化性能的提高主要体现在控制活性位点和导电性能上。其中控制活性位点最为重要，实现方式包括构建不同的纳米结构增加比表面积或是通过掺杂改提高活性。

在纳米结构构建上，Xie等采用溶剂热法通过在反应体系中加入过量硫脲的方式获得了富有缺陷的超薄MoS₂纳米片结构，并证实其催化活性比无缺陷的MoS₂具有明显提高，并提出了缺陷的作用及受控合成因素对增加活性位点的影响（Advanced Materials,2013, 25(40): 5807-5813）; Li等则采用CVD的方法在高温条件下生长了少层MoS₂纳米片，通过后处理的方式引入了能够激活MoS₂的基底面且形成新活性位点S空位，（NatureMaterials, 2016, 15(1): 48）。在利用元素掺杂提高催化活性方面，Liu等通过水热法在生长过程中实现了Zn掺杂，获得了催化活性明显提升的Zn-doped MoS₂纳米片（Electrochimica Acta, 2018, 260: 24-30）; Zhou等同样采用了溶剂热法，获得了较MoS₂催化活性进一步提高的N-doped MoS₂纳米片结构；

但以往工作中，多以单一的方式提高MoS₂的催化活性，且相关结构均以纳米片为主，调控结果及性能改进以及催化性能活性的持久性上仍有较多问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供花状Ni-doped二硫化钼/二氧化钛光催化材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的花状Ni-doped二硫化钼/二氧化钛光催化材料的应用。