一种MoS2/TiO2异质结构薄膜光催化剂的制备方法与流程

本发明属于光电催化材料领域，具体是涉及一种mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂的制备方法。

背景技术

在不同的半导体中，作为光催化剂和光阳极的理想候选材料—二氧化钛(tio2)，因其低成本、无毒性、高物理和化学稳定性、强氧化还原活性等优点而受到了广泛的关注和研究。随着纳米科学和纳米技术的发展，不同纳米结构的tio2层出不穷。其中，一维(1d)tio2(例如纳米管、纳米棒、纳米线)引起了更多的关注，因为它的一维结构为光生电子在tio2薄膜中的传输提供了高速通道，从而抑制了电荷的复合。但是，tio2是一种宽带隙半导体，限制了它对可见光的吸收，并且光生e^--h⁺对容易快速复合。这些缺点降低了光生化学反应的效率，也限制了光阳极的光催化活性。利用窄带隙半导体(mos2、cus、bi2s3等)敏化tio2，可以有效的改善这些缺点。一方面，由于带隙较小，它将增强电极对400-800nm可见光区域的吸收。另一方面，窄带隙半导体会与tio2形成异质结，加速电子的传输，抑制电荷的复合，从而增强光电化学和光催化性能。

近年来，二硫化钼(mos2)成为一颗冉冉升起的新星，因其独特的光学和电子特性在光催化降解、光催化制氢、薄膜晶体管等诸多领域中，得到了广泛的研究。mos2具有与石墨烯相似的三明治结构，层与层间受弱范德华(vandewaals)力作用，这样的结构成就了其在润滑、各向异性、光腐蚀、化学惰性和光催化等方面的特性。mos2的带隙大小取决于它的厚度，从粉体到单层分子，mos2的带隙表现出了从1.2ev(间接)到1.9ev(直接)的过渡，即层数越多厚度越大，mos2的带隙越小。到目前为止，基于mos2的复合光催化剂(尤其是mos2/tio2复合光催化剂)已被成功合成，并用于提升光催化、光电化学等其他性能。然而，现有技术中mos2/tio2异质结构都是常规的粉末复合，即先制备氧化钛粉末，再在氧化钛粉末上复合硫化钼，因此制备的样品是粉末结构，导致了在制备电极过程中需要额外的添加剂/粘结剂等，并且在催化过后会面临回收的难题。因此，直接制备mos2/tio2异质结构薄膜显得尤为必要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种mos2敏化tio2薄膜的制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将负载在fto玻璃上的tio2薄膜样品浸入氨水溶液中23～25h，所述氨水溶液浓度为12～14wt％；将四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶于n-n-二甲基甲酰胺(dmf)与去离子水的混合溶液中超声50～70min，所述四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)质量比为(1～3):5，所述n-n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为(1.5～2.5):1；

步骤2，将超声后的混合溶液转移至放有经氨水处理后的tio2薄膜样品的高压反应釜内胆中，所述tio2薄膜样品的膜面朝下倾斜放置，将高压反应釜密封好后放置于烘箱中200～220℃保持17～19h，待高压反应釜降至室温后取出tio2薄膜样品并用去离子水和乙醇冲洗干净，在55～65℃进行真空干燥，最终获得mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂。

进一步的技术方案：步骤2中tio2薄膜样品经真空干燥后放置于管式炉中在450～550℃退火1.5～2.5小时，升温速率调至4～6℃min^-1，同时向所述管式炉中通入含5wt％h2的n2。

进一步的技术方案：所述步骤1中tio2薄膜样品的制备方法为：将钛酸四丁酯加入到盐酸溶液中搅拌以获得澄清溶液，所述盐酸溶液浓度为15～20wt％，所述钛酸四丁酯与盐酸溶液体积比为1:(58～62)；之后将经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗并烘干的fto玻璃倾斜放置于聚四氟乙烯内胆中，所述fto玻璃导电面朝下，然后将所述澄清溶液倒入所述内胆中，并将所述内胆密封在高压反应釜中，再将所述高压反应釜放置于烘箱中145～155℃保持11～13小时，待其冷却至室温后取出fto玻璃并用去离子水冲洗去除残余反应溶液；之后将fto玻璃在430～470℃条件下进行退火处理，控制退火加热速率为1.5～2.5℃/min，最终获得粘附在fto玻璃表面的所述tio2薄膜。

优选技术方案：所述四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)质量比为2:5。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明合成了mos2纳米片(mnp)和mos2纳米球(mns)两种纳米结构，且原位生长在tio2薄膜(tnr)上。mos2纳米片/mos2纳米球(mps)的结构拥有较大的比表面积，可以暴露出更多的活性边缘点位，这将有助于提高电极的光催化活性。本发明mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂在mos2和tio2之间的接触界面处存在大量异质结构，这可以提高mos2的稳定性，加速光生电子的传输，降低复合速率，最终增强tio2薄膜材料的光催化和光电化学(pec)性能。此外，本发明所述mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂将便于催化后的循环再利用。本发明将步骤2中tio2薄膜退火处理可以得到结晶性好的mos2纳米片/mos2纳米球(mps)。

(2)本发明原位合成mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂。负载于tnr表面的mps将吸收区从紫外光扩展到可见光，并提高了电极的光电流密度，其最高值为0.293ma/cm²(s3)，是纯tnr(0.032ma/cm²)的9倍。此外，mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂显示了很高催化活性，降解染料的rhb最高降解速率常数为9.21×10^-3/min，是纯tnr的2.4倍(3.76×10^-3/min)。本发明所述mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂相对于纯tnr光电流密度和光催化活性的增强证明了mos2和tio2之间大量的接触界面和异质结可以有效地促进光生电荷的分离，抑制e^--h⁺对的复合速率，在提高光催化性能方面起着关键的作用。因此，具有高光催化性能和可循环利用的mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂将有望成为下一代光催化产氢和太阳能电池的候选材料。

(3)本发明是先在导电玻璃上制备氧化钛薄膜，在制得的氧化钛薄膜上复合硫化钼，且由四硫代钼酸铵试剂提供钼源和硫源，制备方法更简单。

附图说明

图1为样品tnr、纯mos2和mps/tnr(s4)的xrd图谱。

图2为样品tnr、mps/tnr(s4)的拉曼光谱图。

图3为样品tnr、mps/tnr(s4)的扫描电镜(sem)图。

图4为样品mps/tnr(s4)的表面形貌及晶格结构图。

图5样品mps/tnr(s4)的xps图谱survey图谱和增强谱线(b)ti2p、(c)o1s、(d)mo3d、(e)s2p。

图6为样品s0-s5的紫外-可见光谱图以及pl光谱图。

图7为样品s0-s5的暂态光电流曲线图(a)、光催化降解rhb染料比率图(b)、ln(co/ct)与时间s关系图(c)以及光降解比率和速率常数关系图(d)。

图8为mos2/tio2的电势及能带结构示意图(a)以及mnp/tnr异质结构薄膜光催化剂电子传输及光催化降解rhb的机理示意图(b)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

以下所有表征都是在生长有tio2薄膜的fto玻璃衬底上进行的。

本发明通过铜kα(λ＝0.15418nm)x射线衍射(xrd,rigaku,smartlab9kw)表征样品的晶体结构和相信息(阴极电压：40kv，电流：100ma)。

微型拉曼光谱仪(renishawplcinvia-reflex)被用于测量了样品的拉曼光谱。

样品的表面形貌及晶格结构信息是通过扫描电子显微镜(fe-sem,hitachi,s4800)和高分辨率透射电子显微镜(hrtem,jem-2100)表征。

x射线光电子能谱(xps,thermo,escalab250)用于测量样品表面的化学状态。

紫外可见吸收光谱是利用紫外可见(uv-vis)分光光度计(uv-2550,shimadzu)来记录。

光致发光(pl)光谱是利用荧光分光光度计(fl,hitachif-4500)在室温环境下测量，其激发波长为325nm。

暂态光电流响应是利用三电极体系在模拟太阳能照明(am1.5g，150mw/cm²)下进行测试的。其中，三电极体系由样品薄膜光电阳极为工作电极，pt为对电极，ag/agcl(饱和的kcl)作为参考电极，以及0.1mnaso4水溶液作为电解液组成的。

样品(1cm²)的光催化活性是通过在24w高压汞灯(光发射波长为365，404.7，435.8，546.1和577.0-579.0nm)的照射下，测量样品对染料罗丹明b(rhb)的降解速率。为了达到吸附-脱附平衡，样品在光照之前会浸入rhb溶液中黑暗中保持30min。光照后，每隔30min测试一下rhb溶液的吸收光谱，整个光照过程的时间为240min。

实施例1

制备tio2薄膜样品：将钛酸四丁酯加入到盐酸溶液中搅拌以获得澄清溶液，所述盐酸溶液浓度为18wt％，所述钛酸四丁酯与盐酸溶液体积比为1:60；之后将经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗并烘干的fto玻璃倾斜放置于聚四氟乙烯内胆中，所述fto玻璃导电面朝下，然后将所述澄清溶液倒入所述内胆中，并将所述内胆密封在高压反应釜中，再将所述高压反应釜放置于烘箱中150℃保持12小时，待其冷却至室温后取出fto玻璃并用去离子水冲洗去除残余反应溶液；之后将fto玻璃在450℃条件下进行退火处理，控制退火加热速率为2℃/min，最终获得粘附在fto玻璃表面的所述tio2薄膜。

制备mos2敏化tio2薄膜，步骤如下：

步骤1，将负载在fto玻璃上的tio2薄膜样品浸入氨水溶液中24h以提高tio2薄膜的亲水性便于mps的负载，所述氨水溶液浓度为13wt％；将10～30mg四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和50mg聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶于n-n-二甲基甲酰胺(dmf)与去离子水的混合溶液中超声60min，所述n-n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为2:1；本发明通过调控四硫代钼酸铵的添加量控制tio2薄膜上mos2的负载量。我们将四硫代钼酸铵的添加量分别为0、10、15、20、25、30mg合成的样品标记为样品s0、s1、s2、s3、s4、s5。

步骤2，将超声后的混合溶液转移至放有经氨水处理后的tio2薄膜样品的高压反应釜内胆中，所述tio2薄膜样品的膜面朝下倾斜放置，将高压反应釜密封好后放置于烘箱中210℃保持18h，待高压反应釜降至室温后取出tio2薄膜样品并用去离子水和乙醇冲洗干净，在60℃进行真空干燥；为了获得结晶性好的mps，将tio2薄膜样品放置于管式炉中在500℃退火25小时，升温速率调至5℃min^-1，同时向所述管式炉中通入含5wt％h2的n2；最终获得mos2敏化tio2薄膜。

以上实施例1的结果与分析如下：

样品tnr、纯mos2以及mps/tnr(s4)的xrd图谱如图1所示。样品tnr的xrd图谱(curve(a))显示了36.1°，62.8°，68.9°和69.8°四个衍射峰，分别对应金红石相tio2(jcpds#21-1276)的(101)、(002)、(301)和(112)晶面，金红石相tio2的峰强很强，表明该薄膜在fto衬底上具有很强的方向性。纯的mos2的xrd图谱(curve(c))显示出四个特征峰，峰值分别为14.0°，33.4°，39.5°和58.8°，对应了六方相mos2(jcpds#37-1492)的(002)、(100)、(103)和(110)晶面。样品mps/tnr(s4)的xrd图谱(curve(b))显示了所有tnr图谱中的金红石相tio2衍射峰，这表本发明制备方法使得tnr的结构得到了很好的保留，此外，在14.0°处出现了mos2c轴方向的特征峰，说明mos2已成功生长到了tnr上。

拉曼光谱是分析材料的振动特性的强有力手段，可以用来表征样品的组成。如图2所示，对于样品tnr薄膜，在226.8cm^-1，446.2cm^-1和610.4cm^-1处的拉曼峰是金红石相tio2的典型特征。然而样品mos2/tnr(s4)的拉曼光谱出现了两个不同于tnr的特征峰，分别位于380.4cm^-1和404.6cm^-1，分别是六方mos2的振动模式(mo和s原子的层内位移)和a1g振动模式(s原子沿c轴层外对称位移)。拉曼结果与xrd结果一致，mos2成功地负载在金红石相tio2上。此外，振动峰与a1g振动峰相比，峰强相对较低，表明mps具有丰富的活性边缘位点。

采用扫描电镜(sem)对样品tnr以及mps/tnr(s4)的形貌进行了表征。从图3可以看出，tnr很好的垂直生长在fto衬底上，其平均直径约为75nm。在tnr的表面均匀地生长了mos2纳米薄片。如图3(b)-3(c)所示，mnp的厚度很薄，大小均匀，平均直径约为55nm。随着前体(nh4)2mos4用量的增加，mnp显著增加，甚至包裹了tnr的表面形成了核壳结构(图3(d))。随着(nh4)2mos4用量的进一步增加(从25mg逐渐增加到30mg)，如图3(e)-3(f)所示，大量mnp逐渐聚集成mns(mnp和mns的形成共存)，且mns的直径逐渐增加。

通过tem和hrtem图像来观察研究样品mps/tnr的形貌和异质结构。图4显示了具有mos2纳米薄片和纳米球两种不同结构的样品mps/tnr(s4)的tem图像。图(a)清晰地展示了mns和tnr的结构。从图4(b)中所示的mns部分的高分辨率图像中可以看出，mns是由纳米薄片堆砌而成的，其中间距为0.63nm的晶格条纹与mos2的(002)晶面相匹配。然而，mos2晶格条纹并不是很规整，出现了一定程度的弯曲。这可能原子尺寸的缺陷导致的，这些缺陷将有利于增强电极的光催化性能。图4(c)显示tnr有序的晶格结构，其晶格间距为0.33nm，与金红石相tio2的(101)晶面相匹配。在图4(d)-4(f)中可以观察到，tnr的表面均匀分布着清晰的mos2晶格条纹，与tnr形成了核壳结构。壳mos2薄片的厚度约为3-6nm，表明mos2薄片的层数约为4-10层。tem的结果与xrd和sem的分析结果一致。

为了进一步分析样品mps/tnr(s4)的化学状态，我们在0-800ev的范围内进行了xps的测试。如图5所示，样品mps/tnr(s4)的xpssurvey谱(图5(a))证明了ti、o、mo、s元素的存在，图5(b)-5(e)具体地显示它们的增强谱线。图5(b)中，位于459.3ev和464.9ev的两个特征峰分别对应ti2p3/2和ti2p1/2组分，说明了氧化态ti⁴⁺的存在。对o1s的增强谱线(图5(c))进行分峰，可以分为位于530.6ev和532.3ev两个不同的峰，分别对应了tio2中的晶格氧和表面羟基的化学吸附氧。值得注意的是，在图5(d)-5(e)mo3d和s2p的增强谱线中，样品mps/tnr(s4)的mo3d5/2、mo3d3/2、s2p3/2和s2p1/2的峰值(分别位于229.4，232.5，162.2，163.3ev)与纯mos2的峰值相比出现负向位移(约0.4ev)。这种位移可以归因于mos2和tio2之间的电子相互作用，表明样品mps/tnr(s4)中异质结构的形成。xps测量结果再次验证了mos2已成功沉积在tio2上。

样品的光学吸收特性与其pec性能息息相关。本发明对样品进行了紫外-可见光吸收谱(uv-vis)以及光致发光(pl)光谱的表征，如图6所示。如图6(a)uv-vis吸收谱所示，可以看出纯的tnr主要吸收波长低于410nm的紫外光，这主要是因为其金红石相固有带隙(～3.0ev)的限制。当负载mnp后，随着mnp含量的增加，可以看到在可见光区的吸收明显逐渐增强。然而，在mnp和mns(s4、s5)共存的情况下，在～600nm波长以下的可见光波段吸收强度相对有一定的下降，这是由于mns的形成降低了比表面积，从而减少了光的散射。

光致发光(pl)光谱，作为一种高灵敏度和非破坏性技术，可以用来表征和研究金属氧化物催化剂的电子结构、光学和pec性能。具体地说，光催化剂表面的缺陷、氧空位，电荷载流子捕获、传输和迁移的效率，以及光生e^--h⁺对的复合率，都可以从pl光谱中分析得出。经证实，拉曼峰的强度低表明了光生e^--h⁺对的复合率较低，说明其光催化活性和pec性能较好。图6(b)展示了所有样品的pl光谱作为对比。对于样品mps/tnr(s0)显示出了很高的pl强度，表明其光生e^--h⁺对的复合率高，电荷载流子的传输效率低。在负载了mnp后，pl的强度显著降低，说明了mnp的引入降低了tnr中自陷激发的e^--h⁺复合率。这是由于mnp和tnr之间异质结的增加，加速了电荷的传输并抑制了复合。与紫外-可见光谱的结果相似，样品s4、s5的pl强度与s1、s2、s3相比有所反弹。这是由于过量的mnp和mns导致表面缺陷和氧空位过剩，从而形成新的的复合中心，阻碍电子传输，提高了e^--h⁺复合率，最终导致pec和光催化性能下降。

为了进一步评价电荷载流子捕获、传输、迁移的效率，本发明测试了纯的tnr电极和不同mos2负载量的mos2/tio2电极的暂态光电流响应，如图7所示。如图7(a)所示，样品s0-s5电极的光电流密度大小与pl的分析结果一致。对于纯的tnr(s0)电极，其产生的光电流密度相对较低，值为0.032ma/cm²。在负载mnp后，光电流密度有了明显的增强，s3电极表现出了最大的光电流密度，值为0.293ma/cm²，是纯的tnr(s0)电极光电流密度的9倍。然而，对于s4、s45来说，与s3相比，光流密度呈现下降趋势。这一结果支持了pl的分析，即tio2和mos2之间的异质结构可以加速电荷传输，抑制e^--h⁺对的复合，增强光催化性能，而过量的mnp及mns会引入新的复合中心，降低光催化性能。

样品的光催化活性是通过在室温条件下，利用紫外光照射测量样品对染料罗丹明b(rhb)的光降解速率来表征的。rhb是光化学和纺织工业中经常使用的稳定性很高的染料，经证实rhb在光照条件下的自降解几乎可以忽略。图7(b)-7(d)显示了不同样品对rhb的降解结果。其降解效率可通过lambert-beerlaw和langmuir-hinshelwood模型来衡量：

co、ct、ao和at分别是初始浓度、降解t时间后的浓度、rhb特征峰的初始吸光度、rhb降解t时间后特征峰的吸光度。

图7(b)显示了不同样品在uv光照射下的光降解效率。很明显，所有的mos2/tio2样品(s1、s2、s3、s4、s5)都比纯的tnr(s0)表现了出更高的光降解活性。在240min的光照后，样品s3降解对应的rhb的浓度降低了88.5％，而s0对应的值仅为59.3％，表明了mnp与tnr之间的异质结拥有很高的光催化活性。随着mnp的增加，样品的光降解活性逐渐增加，当出现mns时，光降解活性开始呈现下降趋势，样品s3表现出最佳的光降解活性。这个结果与pl和光电流响应的分析结果一致。mnp的引入形成了大量接触界面和异质结，加速了界面电荷传输，增强了光催化活性，然而过量的mnp会堆叠成mns，从而增加光生e^--h⁺对的复合速率，导致了光催化活性降低。

本发明采用了伪一阶模型的线性变换来量化rhb降解的反应动力学:

(kα：速率常数，t：降解时间)。结果如图7(c)所示，显然，图中样品s1、s2、s3、s4、s5的斜率均大于s0的斜率，表明光催化剂mos2/tio2薄膜的光催化活性要高于纯的tio2。计算得出的光降解速率常数(kα)和光降解比率以直方图的形式展示于图7(d)。精确地来说，样品s1、s2、s3、s4、s5的kα分别是是3.76，5.35，6.46，9.21，8.07和6.7810^-3·min^-1。s3显示了最大的光降解速率常数，且是样品s0的2.4倍。

实施例2

制备tio2薄膜样品：将钛酸四丁酯加入到盐酸溶液中搅拌以获得澄清溶液，所述盐酸溶液浓度为15wt％，所述钛酸四丁酯与盐酸溶液体积比为1:58；之后将经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗并烘干的fto玻璃倾斜放置于聚四氟乙烯内胆中，所述fto玻璃导电面朝下，然后将所述澄清溶液倒入所述内胆中，并将所述内胆密封在高压反应釜中，再将所述高压反应釜放置于烘箱中145℃保持11小时，待其冷却至室温后取出fto玻璃并用去离子水冲洗去除残余反应溶液；之后将fto玻璃在430℃条件下进行退火处理，控制退火加热速率为1.5℃/min，最终获得粘附在fto玻璃表面的所述tio2薄膜。

制备mos2敏化tio2薄膜，步骤如下：

步骤1，将负载在fto玻璃上的tio2薄膜样品浸入氨水溶液中23h以提高tio2薄膜的亲水性便于mps的负载，所述氨水溶液浓度为12wt％；将20mg四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和50mg聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶于n-n-二甲基甲酰胺(dmf)与去离子水的混合溶液中超声50min，所述n-n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为1.5:1；

步骤2，将超声后的混合溶液转移至放有经氨水处理后的tio2薄膜样品的高压反应釜内胆中，所述tio2薄膜样品的膜面朝下倾斜放置，将高压反应釜密封好后放置于烘箱中200℃保持17h，待高压反应釜降至室温后取出tio2薄膜样品并用去离子水和乙醇冲洗干净，在55℃进行真空干燥；为了获得结晶性好的mps，将tio2薄膜样品放置于管式炉中在450℃退火1.5小时，升温速率调至4℃min^-1，同时向所述管式炉中通入含5wt％h2的n2；最终获得mos2敏化tio2薄膜。

实施例3

制备tio2薄膜样品：将钛酸四丁酯加入到盐酸溶液中搅拌以获得澄清溶液，所述盐酸溶液浓度为20wt％，所述钛酸四丁酯与盐酸溶液体积比为1:62；之后将经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗并烘干的fto玻璃倾斜放置于聚四氟乙烯内胆中，所述fto玻璃导电面朝下，然后将所述澄清溶液倒入所述内胆中，并将所述内胆密封在高压反应釜中，再将所述高压反应釜放置于烘箱中155℃保持13小时，待其冷却至室温后取出fto玻璃并用去离子水冲洗去除残余反应溶液；之后将fto玻璃在470℃条件下进行退火处理，控制退火加热速率为2.5℃/min，最终获得粘附在fto玻璃表面的所述tio2薄膜。

制备mos2敏化tio2薄膜，步骤如下：

步骤1，将负载在fto玻璃上的tio2薄膜样品浸入氨水溶液中25h以提高tio2薄膜的亲水性便于mps的负载，所述氨水溶液浓度为14wt％；将20mg四硫代钼酸铵((nh4)2mos4)和50mg聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶于n-n-二甲基甲酰胺(dmf)与去离子水的混合溶液中超声70min，所述n-n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为2.5:1；

步骤2，将超声后的混合溶液转移至放有经氨水处理后的tio2薄膜样品的高压反应釜内胆中，所述tio2薄膜样品的膜面朝下倾斜放置，将高压反应釜密封好后放置于烘箱中220℃保持19h，待高压反应釜降至室温后取出tio2薄膜样品并用去离子水和乙醇冲洗干净，在65℃进行真空干燥；为了获得结晶性好的mps，将tio2薄膜样品放置于管式炉中在550℃退火2.5小时，升温速率调至6℃min^-1，同时向所述管式炉中通入含5wt％h2的n2；最终获得mos2敏化tio2薄膜。

如图8所示：本发明揭示了所述mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂降解染料rhb的光催化机理。在紫外光照射下，纯tnr的价带(vb)中的电子跃迁至导带(cb)产生e^--h⁺对。然而，在没有任何共催化剂负载的情况下，光生e^--h⁺对将快速复合，从而导致光催化活性较低。在负载mnp后，由于tio2价带与mos2价带之间的能量差(图8(a))，tnr的光生电子将在强力的热动力学驱动下通过tnr与mnp的界面转移到mnp的导带上，并在mos2表面与溶解的o2发生反应，形成o2^·-自由基。然后，o2^·-和具有强氧化性的空穴会把h2o分子及溶解于h2o中的oh^-氧化为oh·自由基。之后，空穴和oh^·、o2^·-自由基会将有机染料rhb最终氧化成co2和h2o。对于mos2/tio2异质结构薄膜光催化剂降解染料rhb，比较合适的反应步骤如下：

h2o2→2oh·(8)