WS2纳米材料的水热合成与光吸收性能研究

WS2纳米材料由于结构各向异性,不同形貌结构对其性能有着相当显著的影响,因此研究者通过探索拓展WS2新的制备方法,实现微结构和形貌的调控制备,使之在更广泛的领域得到应用。下面,我们一起来了解二硫化钨纳米材料的水热合成与光吸收性能研究。

WS2的水热合成与光吸收性能研究图片

(1)用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热法制备了球状、线状、棒状、片状的低维WS2纳米结构,以及一种纳米片聚集的WS2纳米花分层结构。随着CTAB在溶液中浓度的不同,自发形成不同形态(球状、柱状、层状及六方有序等)的胶束,这些胶束在水热法制备WS2时可以起到一种软模板的作用。对不同形貌的WS2纳米结构进行紫外可见光谱测试,表明WS2纳米材料在可见光区域存在比较宽的吸收范围,其在光催化方面将具有广泛的应用前景。

(2)采用聚乙二醇(PEG-20000)辅助水热法合成了一种由纳米颗粒组装的WS2纳米纤维结构。PEG-20000长链分子在WS2纳米纤维结构形成中起着,提供可嵌入形核点的模板的作用。由于WS2纳米纤维结构尺寸小、比表面积大,在可见光区域不仅具有比较宽的吸收范围,还具有较强的吸光性,表明其在光催化方面将具有较大的应用前景。

(3)以硅酸钠为添加剂,采用水热法制备合成了一种纳米薄片组装的WS2纳米球。该纳米球尺寸均一,直径在1微米左右,纳米薄片厚度在10-20nm左右。另外,采用复合表面活性剂CTAB及F127辅助水热法合成出一种具有多孔结构的花状WS2结构。纳米花直径在200nm-300nm左右,该纳米花是由WS2纳米颗粒组装的纳米片交错聚集在一起组装而成。由于该WS2纳米球与纳米花结构均具有较大的比表面积(53.521m2g-1,78.331m2g-1),在可见光区域有一个比较宽的吸收范围,因此二者在光催化方面将具有良好的应用前景。

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(4)采用水热法合成了WS2/TiO2微球、WO3/TiO2纳米复合物。WS2/TiO2微球结构疏松多孔,直径在300-350nm左右,组装单元纳米颗粒尺寸在10-15nm左右。WS2/TiO2复合物在紫外可见光范围内存在一个宽的吸收区域,扩展了TiO2光吸收的波长范围,增强了WS2/TiO2复合物的吸光能力,使光照产生的电子-空穴量增大,有利于提高光催化活性。研究表明,WO3/TiO2复合物的吸收带发生红移,复合物的禁带宽度明显降低,吸光强度显著提高,对部分可见光有吸收。

(5)采用水热法合成氧化钨,再高温硫化制备WO3/WS2复合物,该复合物为尺寸在60-100nm左右,颗粒外壳和颗粒中心分别为WS2和WO3。该复合物在紫外可见光范围内存在宽的吸收范围,因为WS2与WO3相互作用,能有效促进光生电子和空穴的分离,使光照产生的电子-空穴量增大,延长光生载流子的寿命,共同增强,为WO3/WS2纳米复合物在紫外可见光内有较好的催化活性提供了可能。

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