MoSe₂納米片復(fù)合煙花狀TiO₂納米棒陣列及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀TiO2納米棒陣列，其包括TiO2納米棒陣列和MoSe2納米片；所述MoSe2納米片均勻且大量分布在所述TiO2納米棒陣列的表面，在陣列表面具有良好復(fù)合；所述TiO2納米棒陣列是由TiO2納米棒自組裝形成的。為本發(fā)明還公開(kāi)了所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀TiO2納米棒陣列的制備方法，采用兩步溶劑熱法使MoSe2納米片均勻生長(zhǎng)在煙花狀的TiO2納米棒陣列上，得到良好復(fù)合形貌的材料。所制備的半導(dǎo)體材料具有增大的光譜吸收范圍和比表面積，降低的載流子復(fù)合幾率，具有良好的光催化降解性能，在光催化降解領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。本發(fā)明制備方法具有操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，制備成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T i O2納米棒陣列及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光電子材料、半導(dǎo)體材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MoSe2是一種窄帶隙的過(guò)渡金屬硫系化合物，同時(shí)是一種典型的二維層狀半導(dǎo)體材料，層與層之間由微弱的范德華力結(jié)合在一起。近年來(lái)，新型二維半導(dǎo)體材料迅速成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究前沿，MoSe2相較于其它二維層狀材料，其具有更小的帶隙和極好的迀移率特性，使得MoSe2在鋰離子電池、光催化、低維光電子器件平臺(tái)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。另一方面，金紅石相的T12是一種寬禁帶的金屬氧化物，是一種易通過(guò)化學(xué)方法合成制備半導(dǎo)體材料。
[0003]近年來(lái)，科研人員已經(jīng)開(kāi)始考慮基于各種不同形貌的T12復(fù)合低維半導(dǎo)體材料的嘗試，所形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光催化降解領(lǐng)域取得了顯著的成果，但為了進(jìn)一步提高其催化能力和效率，學(xué)界始終在尋找更多具有與T12復(fù)合的半導(dǎo)體材料。同時(shí)，現(xiàn)有的制備方法大多反應(yīng)條件苛刻，合成工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高昂，不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料及其制備方法，所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列為MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料，所述制備方法具有操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，可重復(fù)性高，環(huán)境友好、制備成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提出的一種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，其包括MoSe2納米片和由T12納米棒自組裝形成的煙花狀陣列;其中，無(wú)添加劑，使用溶劑熱法將所述MoSe2納米片均勻生長(zhǎng)在所述煙花狀的T12納米棒陣列的表面，所述的MoSe2納米片均勻地包絡(luò)在T12納米棒陣列的表面，在納米棒陣列上有著良好的復(fù)合，所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料擁有卓越的光催化降解性能。
[0006]本發(fā)明材料包括基于化學(xué)合成的T12納米棒自組裝形成的陣列及在其表面包絡(luò)的多層狀三維納米片結(jié)構(gòu)的MoSe2。其中，所述的T12納米棒陣列通過(guò)化學(xué)合成的大量單獨(dú)的T12納米棒在高溫高壓條件下自組裝構(gòu)成煙花狀結(jié)構(gòu);所述的MoSe2納米片是由多個(gè)單原子層的MoSe2堆疊形成片狀結(jié)構(gòu)，所得到的納米片在整個(gè)空間內(nèi)自由延展、蜷曲，并最終包絡(luò)在納米棒和陣列的表面;兩種材料MoSe2納米花和T12陣列在形貌上有著明顯不同，極易區(qū)別；同時(shí)，MoSe2納米花和T12陣列都得到了充分均勻暴露，均具有與被降解物質(zhì)充分接觸反應(yīng)的能力;所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料整體為球狀結(jié)構(gòu)。
[0007]其中，所述的高溫高壓反應(yīng)條件是指利用溶劑熱法合成材料過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)條件，針對(duì)本發(fā)明，高溫具體指180?220°C，高壓具體指反應(yīng)釜內(nèi)膽內(nèi)溶劑的填充度在80%時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
[0008]本發(fā)明提出的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料，所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的直徑為4?6μηι;優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體材料的直徑為5μηι。
[0009]本發(fā)明提出的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料，所述MoSe2納米片是由多個(gè)MoSe2單原子層堆疊而成，層間距為0.6?0.65nm，優(yōu)選地，層間距為
0.645nm0
[0010]本發(fā)明提出的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料中的T12納米棒呈現(xiàn)出金紅石晶相結(jié)構(gòu)，在高分辨率透射電子顯微鏡下的晶格間距為0.324nm，所述金紅石是具有光催化性能的T12晶相。
[0011]本發(fā)明還提供了所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的制備方法，解決了目前低維度半導(dǎo)體材料在與T12復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)過(guò)程中存在的制備條件苛刻、成本高等問(wèn)題，發(fā)展了新的復(fù)合材料了，形成了全新的異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單便捷、成本低、制備過(guò)程環(huán)境友好、可重復(fù)性高，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0012]本發(fā)明提供了MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的制備方法，利用兩步溶劑熱法快速合成:首先使用溶劑熱法制備純的煙花狀T12納米棒陣列，然后，用此作為基底材料，再次使用溶劑熱法在T12納米棒陣列上均勻地生長(zhǎng)出片狀的MoSe2納米半導(dǎo)體材料，得到所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列。
[0013]具體地，本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的制備方法包括如下步驟:
[0014](I)將35%鹽酸和鈦酸四丁酯按一定比例混合加入小錐形瓶中搖勻，待反應(yīng)熱完全散去，將整體混合后得到溶液緩慢加入油酸中攪拌均勻，移入高壓反應(yīng)釜，充分反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，收集反應(yīng)釜內(nèi)膽中形成的白色固體，使用無(wú)水乙醇反復(fù)清洗并干燥，得到純的煙花狀Ti02納米棒陣列，所述Ti02納米棒陣列半導(dǎo)體材料為T(mén)i02納米棒陣列粉末；
[0015](2)將鉬酸銨和砸粉按一定比例在去離子水中溶解并進(jìn)行充分地?cái)嚢?，待試劑完全溶解，在混合溶液中緩慢加入一定?0%聯(lián)氨溶液，充分?jǐn)嚢杌旌虾蠹尤胍欢康纳鲜鲋苽涞腡12納米棒陣列粉末并繼續(xù)攪拌，待充分混合后，將混合溶液移入高壓反應(yīng)釜，充分反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，收集反應(yīng)釜內(nèi)膽中的黑色固體沉淀，使用洗滌劑交替反復(fù)清洗，并干燥，最后在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行充分的退火處理，得到所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T i 02納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料粉末。
[0016]所述步驟(I)中，所述油酸，鈦酸四丁酯和鹽酸的體積比為17.5?22.5: 2?4:1?2 ο優(yōu)選地，所述油酸、鈦酸四丁酯和鹽酸的體積比為10:2:1。
[0017]所述步驟(I)中，所述反應(yīng)的溫度為160°C?200°C，反應(yīng)的時(shí)間為4?6小時(shí)。優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度為180°C，反應(yīng)的時(shí)間為5小時(shí)。
[0018]所述步驟(I)中，所述洗滌劑為無(wú)水乙醇、去離子水，洗滌3?6次;優(yōu)選地，所述洗滌劑為去離子水，洗滌5次。所述干燥的溫度為50°C?700C，干燥的時(shí)間為2?4小時(shí);優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60 0C，干燥的時(shí)間為3小時(shí)，在真空環(huán)境中。
[0019]所述步驟(2)中，所述鉬酸銨、砸粉的質(zhì)量比為I?1.5:1。優(yōu)選地，所述鉬酸銨、砸粉的質(zhì)量比為I: I。加入的溶解試劑去離子水和聯(lián)氨的總體積為80ml，去離子水和聯(lián)氨的體積比為6.5?7:1?1.5，優(yōu)選地，加入的溶解試劑去離子水和聯(lián)氨的體積比為7:1。
[0020]所述步驟(2)中，在所述混合溶液加入的T12納米棒陣列粉末質(zhì)量為0.3g?Sg;優(yōu)選地，加入的Ti02納米棒陣列粉末質(zhì)量為0.75g，Ti02納米棒陣列粉末與聯(lián)氨的比例控制在
0.2?0.4g: 5mL，優(yōu)選地，T12納米棒陣列粉末與聯(lián)氨的比例為0.375g: 5ml。
[0021]所述步驟(2)中，所述在高壓反應(yīng)釜中的反應(yīng)的溫度為180°C?220°C，反應(yīng)的時(shí)間為20?24小時(shí)。優(yōu)選地，所述在高壓反應(yīng)釜中的反應(yīng)的溫度為200°C，反應(yīng)的時(shí)間為24小時(shí)。
[0022]所述步驟(2)中，所述洗滌劑為無(wú)水乙醇、去離子水，洗滌3?6次;優(yōu)選地，所述洗滌劑為無(wú)水乙醇，洗滌5次。所述干燥的溫度為50 °C?70 °C，干燥的時(shí)間為4?6小時(shí);優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60 0C，干燥的時(shí)間為5小時(shí)，在真空環(huán)境中。
[0023]所述步驟(2)中，所述退火的溫度為750°C?850°C，退火的時(shí)間為100?150分鐘，所述惰性氣體作為保護(hù)氣，為氬氣。優(yōu)選地，所述退火的溫度為800°C，退火的時(shí)間為120分鐘。
[0024]本發(fā)明制備方法中，T12納米棒陣列粉末的添加量對(duì)兩種半導(dǎo)體MoSe2納米片和T12納米棒陣列的復(fù)合產(chǎn)物即MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的最終形貌有重大影響。當(dāng)所加入的T12納米棒陣列粉末質(zhì)量由多到少的情況下，如由0.8g到0.75g到0.5g時(shí)，其他條件定為優(yōu)選條件的情況下，Ti02納米棒陣列表面MoSe2納米片的包絡(luò)情況為，從MoSe2納米片完全包裹T12納米棒陣列，到均勻分布在陣列中納米棒的縫隙內(nèi)部，到最終零星分布在陣列表面。通過(guò)在步驟(2)中控制加入的T12納米棒陣列粉末的質(zhì)量，調(diào)整了MoSe2納米片和T12納米棒陣列之間的比例，從而控制改變最終制備的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的復(fù)合形貌。
[0025]本發(fā)明制備方法中，通過(guò)在復(fù)合過(guò)程中對(duì)所加入的T12納米棒陣列粉末質(zhì)量的控制，制備得到具有良好復(fù)合形貌的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。
[0026]本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)在于:首先，復(fù)合材料生長(zhǎng)在煙花狀基底材料的表面上，兩者均有著充分的暴露，均可與水溶液充分接觸;其次，通過(guò)對(duì)反應(yīng)物物料比的控制，成功做到了在T12納米棒陣列上均勻大量地生長(zhǎng)MoSe2納米片，成為一種良好光催化降解材料；最后，采用了兩步溶劑熱法的快速合成方式，反應(yīng)時(shí)間得到了有效控制，降低了合成工藝的復(fù)雜度，確保了材料的產(chǎn)量，同時(shí)在生產(chǎn)復(fù)合過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的副產(chǎn)物。在各個(gè)方面來(lái)說(shuō)，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)水平都有顯著提高。
[0027]本發(fā)明制備方法中，對(duì)MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的干燥過(guò)程應(yīng)保證干燥環(huán)境的真空度，在完全干燥后應(yīng)立即停止對(duì)產(chǎn)物的加熱過(guò)程。
[0028]本發(fā)明制備方法中，優(yōu)選地，在錐形瓶?jī)?nèi)的混合過(guò)程中，應(yīng)先加入鹽酸，再加入鈦酸四丁酯，待反應(yīng)熱消失并冷卻后，將溶液緩慢加入到油酸中并充分?jǐn)嚢琛?br>[0029]本發(fā)明還提出了將所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料用于水環(huán)境中含有的有機(jī)污染物在太陽(yáng)光光照條件下進(jìn)行催化降解的用途。在實(shí)驗(yàn)室中，采用亞甲基藍(lán)模擬有機(jī)污染物、氙燈光源模擬太陽(yáng)光進(jìn)行催化降解實(shí)驗(yàn)，可以有效地降解有機(jī)污染物。
[0030]本發(fā)明制備方法及其制備得到的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列材料，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)合成的納米結(jié)構(gòu)，其有益效果包括:僅需要兩步溶劑熱法合成，方法簡(jiǎn)單便捷，不會(huì)引入其它雜質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的副產(chǎn)物;在反應(yīng)過(guò)程中不需要引入其它催化劑;生長(zhǎng)溫度較低，優(yōu)選地，最高溶劑熱反應(yīng)溫度僅為200°C，從而降低了在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備的要求和熱預(yù)算，也減少了安全隱患;方法簡(jiǎn)單，成本低，生長(zhǎng)溫度低，重復(fù)性好。通過(guò)兩種半導(dǎo)體的復(fù)合，增大了光譜吸收范圍，比表面積，降低了載流子復(fù)合幾率，異質(zhì)結(jié)的形成進(jìn)一步促進(jìn)光催化過(guò)程中載流子的迀移能力，提高了光生載流子產(chǎn)率，最終提高了對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解性能。本發(fā)明可結(jié)合目前迅速發(fā)展的光催化降解領(lǐng)域的研究，在光催化降解領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展及商用潛力。
【附圖說(shuō)明】
[0031 ]圖1是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的X射線(xiàn)衍射圖；
[0032]圖2是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列中復(fù)合前的煙花狀T12納米棒陣列SEM圖；
[0033]圖3是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的SEM圖；
[0034]圖4是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的TEM圖像的高倍像；
[0035]圖5是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的光催化降解性能表征曲線(xiàn)；
[0036]圖6是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列的降解能力動(dòng)態(tài)表征圖像。
[0037]圖7是本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列在光照下降解亞甲基藍(lán)的動(dòng)態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]結(jié)合以下具體實(shí)施例子和附圖，對(duì)本發(fā)明的材料制備和應(yīng)用過(guò)程作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、試劑、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專(zhuān)門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0039]實(shí)施例1制備MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列
[0040]制備的具體步驟如下:
[0041 ] (I)在準(zhǔn)備好的20ml容量的錐形瓶中，加入ImL的35%鹽酸，再加入2mL的鈦酸四丁酯，用手輕微搖晃震蕩錐形瓶使溶液充分混合反應(yīng)，待反應(yīng)熱完全散去，緩緩滴入到20mL的油酸中，充分?jǐn)嚢琛?br>[0042](2)攪拌超過(guò)15分鐘后將混合溶液加入50mL的反應(yīng)釜中，密封，之后放入真空烘箱在180 °C下加熱4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫。
[0043](3)將反應(yīng)釜底入乳白沉淀物以及內(nèi)壁乳白色附著物仔細(xì)收集取出，用無(wú)水乙醇水反復(fù)洗凈，至上清液完全澄清為止。
[0044](4)將上清液倒掉，把純凈的樣品放在真空烘箱中500C干燥3小時(shí)后取出，得到乳白色粉末。
[0045](5)在10ml的燒杯中加入15ml聯(lián)氨溶液，分別加入70mg鉬酸錢(qián)和80mg砸粉，攪拌30分鐘；在燒杯中加入去離子水直到溶液總量為80ml，再加入0.5g上述方法制備的白色粉末，充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br>[0046](6)將混合溶液加入10ml的反應(yīng)釜中，密封，之后放入真空烘箱在200°C下加熱24小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫。
[0047](7)將反應(yīng)釜底的黑色沉淀物和內(nèi)壁黑色附著物仔細(xì)收集取出，交替使用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗凈，至沉淀物上清液完全澄清為止。
[0048](8)將得到的黑色沉淀物放在真空烘箱中60°C干燥5小時(shí)后取出，得到純凈的黑色粉末狀樣品；
[0049](9)將黑色粉末放置在有純凈氬氣保護(hù)的真空爐中，800°C退火120分鐘，對(duì)其進(jìn)行高溫退火。退火后將其在氬氣保護(hù)的環(huán)境中冷卻至室溫，得到純凈黑色樣品。此樣品為MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列。
[0050]實(shí)施例2本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的比表面積測(cè)試
[0051 ]利用BET測(cè)試方法對(duì)上述實(shí)施例1制備得到的本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的比表面積進(jìn)行測(cè)試，包括具體步驟:
[0052](I)打開(kāi)氣體，分別打開(kāi)系統(tǒng)的氮?dú)夂秃?，將氣壓控制?.25MPa。
[0053](2)分別稱(chēng)取0.5g和0.3g的T12納米棒陣列和MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，裝入實(shí)驗(yàn)設(shè)備的U型管中，裝樣。
[0054](3)將少量液氮倒入200ml的燒杯使燒杯冷卻，然后將液氮加入到距燒杯頂I cm處。
[0055](4)打到儀器開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)氮?dú)夂秃獾牧髁勘壤?1:2?1:15)，保證總流量為70，以獲得不同的相對(duì)壓力。
[0056](5)在一個(gè)確定的相對(duì)壓力下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將六通閥調(diào)至預(yù)備檔，點(diǎn)擊儀器的吸附開(kāi)始，直到曲線(xiàn)變平，點(diǎn)擊吸附結(jié)束，馬上點(diǎn)擊解吸附開(kāi)始，并將六通閥調(diào)至測(cè)量檔，曲線(xiàn)變平后，點(diǎn)擊結(jié)束，得到第一個(gè)數(shù)據(jù)。換樣，重復(fù)測(cè)試。
[0057](6)改變氮?dú)夂秃獾牧髁勘壤?，重?fù)上述步驟;擬合得到比表面積測(cè)量結(jié)果。
[0058]試驗(yàn)結(jié)果表明，MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列與純的煙花狀T12納米棒陣列相比，具有更大的BET比表面積。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，純的煙花狀T12納米棒陣列和MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的比表面積測(cè)量結(jié)果分別為25.3m2/g和72.3m2/g，與純的煙花狀T12相比，通過(guò)復(fù)合MoSe2納米片得到的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列有了更大的比表面積，以利于該材料應(yīng)用在光催化降解領(lǐng)域時(shí)，可以提供更大的反應(yīng)區(qū)域。
[0059]實(shí)施例3本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的光催化降解能力測(cè)試
[0060]上述實(shí)施例1制備得到的本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，根據(jù)實(shí)施例2，具有較大的比表面積。由于本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列在復(fù)合后比表面積明顯提高，在結(jié)合處形成p-n結(jié)，而且大量的量子點(diǎn)分布有利于電子激發(fā)，使其相比純MoS2納米花的光催化性能具有顯著提高。本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列、純的Ti02納米棒陣列與MoSe2納米片的場(chǎng)發(fā)射性能測(cè)試，包括具體步驟:
[0061 ] (I)取純的亞甲基藍(lán)化學(xué)劑粉末5mg，溶解在備有500ml去離子水的燒杯中，充分?jǐn)嚢璧玫剿{(lán)紫色的澄清溶液;取三個(gè)150ml的燒杯，分別取上述配制的溶液100ml。
[0062](2)分別稱(chēng)量MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列、純的MoSe2納米片和純的T12納米棒陣列各10mg，分別加入到上述三個(gè)燒杯中，充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)入到不透光的黑箱中靜置20分鐘。
[0063](3)將靜置結(jié)束后的燒杯分別置于150W的氙燈下進(jìn)行光照處理，光照過(guò)程中溶液進(jìn)行持續(xù)攪拌處理;每20分鐘取溶液一次1.5ml，離心處理后取澄清液子紫外光譜儀下測(cè)量其吸收譜。每種材料重復(fù)上述吸收譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)三次。
[0064](4)溶液在光催化處理后溶液中剩余的亞甲基藍(lán)含量由對(duì)應(yīng)的吸收譜的強(qiáng)度決定，亞甲基藍(lán)的吸收譜的特征峰位置在664納米。
[0065]試驗(yàn)結(jié)果表明，MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列與純的MoSe2納米片和純的T12納米棒陣列相比，具有更強(qiáng)的物理吸附能力和光催化降解能力。經(jīng)過(guò)20分鐘的靜置后，光催化材料與亞甲基藍(lán)染料之間完全建立了吸附-解吸附平衡，本發(fā)明中的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列在物理吸附后亞甲基藍(lán)剩余75.8%，優(yōu)于純的MoSe2納米片(88.5%)和純的Ti02(90.2%)納米棒陣;在100分鐘的光照結(jié)束后，MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列中亞甲基藍(lán)剩余36.2%，優(yōu)于純的MoSe2納米片(62.0%)和純的T12(45.6%)納米棒陣。本發(fā)明MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列光催化降解性能顯著提高的原因是:MoSe2和T12在形成異質(zhì)結(jié)的過(guò)程中，首先將這兩種材料的費(fèi)米能級(jí)拉平，這樣，根據(jù)兩者的能帶位置形成了錯(cuò)列型的異質(zhì)結(jié)，這有助于載流子的迀移，提高了光生載流子產(chǎn)率，最終提高了對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解性能，同時(shí)，異質(zhì)結(jié)的形成提高了材料的比表面積，這有利于物理吸附過(guò)程中吸附更多的染料。
[0066]本發(fā)明中，所述用于制備的原料全部均為分析純，可直接使用。
[0067]如圖1所示MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的X射線(xiàn)衍射圖，可見(jiàn)在兩種半導(dǎo)體材料的衍射峰中，即六方晶系的MoSed^WJCPDS 29-0914)，和金紅石的T12結(jié)構(gòu)(JCPDS 21-1276)，Ti02的峰值比較突出，MoSe2峰值也非常明顯地被觀(guān)測(cè)到，表明了兩種材料的高純度復(fù)合。
[0068]如圖2和圖3所示的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列復(fù)合前后的SEM照片，其包括MoSe2納米片和Ti02納米棒陣列；其中，所述的納米片均勾并且大量地生長(zhǎng)在納米棒陣列的表面，具有有良好的復(fù)合。
[0069]如圖4所示的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的高分辨率TEM圖像，清晰地分別表征了兩種材料。MoSe2納米片是由多個(gè)MoSe2單原子層疊加而成，通過(guò)標(biāo)定10個(gè)原子層得到層間距為0.646nm，而T12納米顆粒為金紅石晶像結(jié)構(gòu)，在高倍鏡下通過(guò)10個(gè)晶格周期進(jìn)行標(biāo)定，得到晶格間距為0.324nm。
[0070]如圖5所示的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列和純的T12納米棒陣列的BET測(cè)試結(jié)果。
[0071 ] 如圖6所示的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列、純的MoSe2納米片和純的T12納米棒陣列的光催化降解性能測(cè)試結(jié)果;結(jié)果顯示MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列具有更強(qiáng)的物理吸附能力和光催化降解能力。
[0072]如圖7所示的在光照下亞甲基藍(lán)降解的動(dòng)態(tài)圖，圖中虛線(xiàn)為線(xiàn)性擬合結(jié)果;結(jié)果顯示MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列具有更強(qiáng)的光催化降解能力。
[0073]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列，其特征在于，所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列包括煙花狀T12納米棒陣列和MoSe2納米片;其中，無(wú)添加劑，使用溶劑熱法將所述MoSe2納米片均勻生長(zhǎng)在所述煙花狀的T12納米棒陣列的表面;所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列擁有卓越的光催化降解性能。2.如權(quán)利要求1所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，其特征在于，所述T12納米棒陣列是由為大量單獨(dú)的納米棒在高溫高壓條件下自組裝形成的煙花狀結(jié)構(gòu)；所述MoSe2納米片是由多個(gè)MoSe2單原子層堆疊得到的片狀結(jié)構(gòu)，在空間上條曲延展;所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列整體為球狀結(jié)構(gòu);所述Ti02納米棒陣列、所述MoSe2納米片都得到充分均勻暴露。3.如權(quán)利要求1所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，其特征在于，所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列的直徑為4?6μηι。4.如權(quán)利要求1所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，其特征在于，所述MoSe2納米片是由多個(gè)MoSe2單原子層堆疊而成，層間距為0.6?0.65nm。5.如權(quán)利要求1所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列，其特征在于，所述T12納米棒陣列為直徑4?6μηι的煙花狀結(jié)構(gòu)，金紅石晶相結(jié)構(gòu)，在高分辨率透射電子顯微鏡下的晶格間距為0.324nm，所述金紅石是具有光催化性能T i02晶相。6.—種MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列的制備方法，其特征在于，利用兩步溶劑熱法合成，包括步驟如下:(I)首先使用溶劑熱法制備純的煙花狀T12納米棒陣列；(2)使用溶劑熱法在步驟(I)制備的T12納米棒陣列上均勻地生長(zhǎng)出片狀的MoSe2納米半導(dǎo)體材料，得到如權(quán)利要求1所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列。7.如權(quán)利要求6所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟具體為: (1)將鹽酸和鈦酸四丁酯混合加入到油酸中，加入反應(yīng)釜，密封，充分反應(yīng)，使用洗滌劑洗滌并干燥后，得到純的Ti02納米棒陣列粉末； (2)將鉬酸銨和砸粉溶解到在去離子水中溶解并攪拌，在混合溶液中加入一定量聯(lián)氨溶液，待加入步驟(I)制備的Ti02納米棒陣列粉末后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，密封，充分反應(yīng);經(jīng)洗滌、干燥，在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行快速退火，得到所述的MoSe2納米片復(fù)合煙花狀Ti02納米棒陣列。8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述油酸、鈦酸四丁酯和鹽酸的體積比為17.5?22.5:2?4:1?2;所述步驟(2)中，鉬酸銨、砸粉的質(zhì)量比為I?1.5:1，加入的溶液去離子水和聯(lián)氨的總體積控制為80ml，水和聯(lián)氨的體積比為6.5?7:1?1.5。9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述反應(yīng)的溫度為160°C?200 0C，反應(yīng)時(shí)間為4?6小時(shí)；步驟(2)中，所述反應(yīng)溫度為180 °C?220 °C，反應(yīng)時(shí)間為20?24小時(shí)。10.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所加入的T12納米棒陣列粉末的質(zhì)量為0.3g?0.8g。11.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述洗滌劑為無(wú)水乙醇或去離子水，所述干燥的溫度為50°C?70°C，干燥的時(shí)間為2?4小時(shí);所述步驟(2)中，所述洗滌劑為無(wú)水乙醇或去離子水，所述干燥的溫度為50°C?70°C，干燥的時(shí)間為4?6小時(shí)。12.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述退火的溫度為7500C?850°C，退火的時(shí)間為100?150分鐘;所述惰性氣體作為保護(hù)氣體，為氬氣。13.如權(quán)利要求1所述MoSe2納米片復(fù)合煙花狀T12納米棒陣列用于水環(huán)境中有機(jī)污染物在光照下進(jìn)行催化降解的用途。
【文檔編號(hào)】B01J35/10GK105833886SQ201610156678
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】雷祥, 郁可, 朱自強(qiáng)
【申請(qǐng)人】華東師范大學(xué)