二硫化鎢(WS2)納米材料的水熱合成與光吸收性能研究.pdf

1、二硫化鎢（WS2）是一種典型的層狀化合物，其層內(nèi)原子通過很強的化學(xué)鍵結(jié)合，層間的作用力是范德華力。因此，其納米結(jié)構(gòu)不僅在潤滑和催化領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，而且在鋰電池電極、儲氫、光電學(xué)等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用價值。正是其所具有的優(yōu)異物理化學(xué)性能和巨大的潛在應(yīng)用前景吸引了越來越多的科研工作者的關(guān)注。由于 WS2結(jié)構(gòu)的各向異性，不同形貌結(jié)構(gòu)對其性能的影響相當(dāng)顯著。因此，通過探索拓展 WS2新的制備方法和工藝參數(shù)，實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)、形貌和微觀尺度調(diào)控制備，使

2、之在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，具有重要的理論和實踐意義。
　　本文在軟模板的輔助下，通過控制水熱合成方法中的一些反應(yīng)參數(shù)（如原料的種類和濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等）來實現(xiàn)調(diào)控產(chǎn)物不同微結(jié)構(gòu)、形貌和尺度，合成不同形貌的WS2納米材料，探討不同維度WS2納米晶的微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)吸收性能之間的聯(lián)系，開拓其應(yīng)用領(lǐng)域；另一方面，探索了納米TiO2負(fù)載納米WS2以及 WO3的復(fù)合催化劑，以及 WO3/WS2納米復(fù)合物的合成方法，并對復(fù)合催化劑的光學(xué)

3、吸收性能進(jìn)行了研究。本論文主要包括以下幾部分內(nèi)容：
　?、俨捎檬榛谆寤@（CTAB）輔助水熱法制備了球狀、線狀、棒狀、片狀的低維 WS2納米結(jié)構(gòu)，以及一種納米片聚集的 WS2納米花分層結(jié)構(gòu)。隨著CTAB在溶液中濃度的不同，自發(fā)形成不同形態(tài)（球狀、柱狀、層狀、以及六方有序等）的膠束，這些膠束在水熱法制備 WS2時可以起到一種軟模板的作用。對不同形貌的WS2納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行紫外可見光譜測試，表明WS2納米材料在可見光區(qū)域存在比較

4、寬的吸收范圍，其在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　②采用聚乙二醇（PEG-20000）輔助水熱法合成了一種由納米顆粒組裝的WS2納米纖維結(jié)構(gòu)。研究 PEG-20000對產(chǎn)物形貌結(jié)構(gòu)的影響和產(chǎn)物的形成機制。PEG-20000長鏈分子在WS2納米纖維結(jié)構(gòu)形成中起著，提供可嵌入形核點的模板的作用。由于 WS2納米纖維結(jié)構(gòu)尺寸小、比表面積大，在可見光區(qū)域不僅具有比較寬的吸收范圍，還具有較強的吸光性，表明其在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用

5、前景。
　　③以硅酸鈉為添加劑，采用水熱法制備合成了一種納米薄片組裝的 WS2納米球。該納米球尺寸均一，直徑在1微米左右，納米薄片厚度在10-20nm左右。另外，采用復(fù)合表面活性劑CTAB及F127輔助水熱法合成出一種具有多孔結(jié)構(gòu)的花狀WS2結(jié)構(gòu)。納米花直徑在200nm-300nm左右，該納米花是由WS2納米顆粒組裝的納米片交錯聚集在一起組裝而成。因此，該納米花具有更多的孔洞和間隙。F127的疏水性PPO嵌水段和CTAB的烷基鏈之

6、間的相互作用，形成CTAB-F127混合膠束，在該納米花結(jié)構(gòu)的形成中起著軟模板作用。由于該 WS2納米球與納米花結(jié)構(gòu)均具有較高的比表面積（53.521m2g-1，78.331m2g-1），在可見光區(qū)域有一個比較寬的吸收范圍，因此這兩種納米結(jié)構(gòu)在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。
　?、懿捎盟疅岱ê铣闪薟S2/TiO2微球、WO3/TiO2納米復(fù)合物。WS2/TiO2微球結(jié)構(gòu)疏松多孔，直徑在300-350nm左右。組裝單元納米顆粒尺寸

7、在10-15nm左右。納米顆粒WS2均勻地分散在納米顆粒TiO2表面。WS2/TiO2復(fù)合物在紫外可見光范圍內(nèi)存在一個寬的吸收區(qū)域，擴展了TiO2光吸收的波長范圍，增強了WS2/TiO2復(fù)合物的吸光能力，使光照產(chǎn)生的電子-空穴量增大，有利于提高光催化活性。與純TiO2的UV-Vis吸收光譜圖相比，WO3/TiO2復(fù)合物的吸收帶發(fā)生紅移，復(fù)合物的禁帶寬度明顯降低，吸光強度明顯提高，對部分可見光有吸收。
　?、莶捎盟疅岱ê铣裳趸u（W