Ag/MoS2/TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究*

张宏忠 张 欢 王 兰 宋亚丽 周航航 史 航 李 聪 李帅斌

(1.郑州轻工业大学材料与化学工程学院，河南 郑州 450000；2.环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心，河南 郑州 450000)

工业废水中含有大量的有机物或重金属等污染物，对人类和环境造成严重危害[1-3]。目前常用处理方法主要有生物法、离子交换法、化学沉淀法和吸附法等[4]，但均具有局限性，如成本高、处理繁琐、去除效率低等[5]。半导体光催化技术具有高效、绿色等优势，在污水处理方面受到了广泛的关注[6-8]。TiO2是常见的光催化材料，但由于吸收光谱窄、光生载流子易复合，导致光催化效率低。可通过与窄带隙半导体进行复合来提高TiO2的光谱吸收范围与光生电子和空穴对的分离效率[9-11]。类似石墨烯的MoS2可很好调节可见光的响应强度和改善载流子的运输性能，而且层状MoS2由于表面积大、电导率高，常被用作光催化或电催化析氢反应的有效助催化剂[12-15]。沉积在半导体表面的Ag纳米颗粒可作为电子受体，形成肖特基异质结构而诱导界面电荷转移，提高载流子分离效率。此外，Ag纳米颗粒可诱发局域表面等离子体共振(SPR)效应，产生的局域电磁场可使金属表面及周围物体的光吸收和光激发明显增强，被捕获电子的能量和反应活性更高。

本研究通过复合层状MoS2助催化剂和Ag纳米颗粒来增强TiO2可见光响应强度，提高光生电子和空穴的分离与转移效率。首先，以钛酸四丁酯(TBOT)和氢氟酸为原料，采用水热合成法制备TiO2纳米颗粒。……