MoS2/MoO3复合材料的模板法制备和表征开题报告

1. 研究目的与意义

自然界中各种生物拥有其各自的生物组织结构，许多生物的结构单元的尺寸在纳米范围内，这些含有纳米空洞或大小在纳米级的生物结构单元均可作为生物模板。生物模板法作为制备精细纳米结构的一种方法，其原料易得，成本低廉并且十分环保，主要利用自然界的生物结构来指导微纳米材料的制备，或者是复制各种复杂精细的生物形貌。这种方法通常是先将目标材料沉积到模板上，形成具有模板形状的微纳米结构。然后通过一些手段将模板部分或者彻底除去，以获得保持模板原始形貌的精细微纳米结构。

三氧化钼（moo₃）纳米材料因具有优越的电学、光学、催化性能已经极大地激起了人们的研究兴趣。目前已合成的三氧化钼纳米材料包括纳米棒、纳米线、纳米片和纳米花等，它们在光催化、生物化学传感、锂电池的应用等方面已取得了许多的进展。三氧化钼（moo₃）具有较大的禁带宽度（3ev）和较高的功函数（~6.9ev），其层状相α-moo₃性质稳定，并且光电性质容易被外部插入的离子所调控，因此被广泛应用在光致变色、电致变色和太阳电池等领域。最近几年，层状氧化钼被发现具有较高的介电常数。该特性可以抑制载流子的库伦散射，从而获得高达 10³cm²/vs的迁移率。另一方面，其内部缺陷的调控还可以使材料获得等离增强效应，因此层状氧化钼在光电材料的研究领域受到越来越多的关注。moo₃作为典型的无机层状材料，具有非常多的特性，例如：催化、光致变色以及电致变色等性能，己经被广泛应用于催化、传感器、智能窗、润滑剂和电化学存储等领域。纳米moo₃作为催化剂在各种工艺上都有很好的应用。例如：在有机化学物合成方面，纳米moo₃被广泛当作低碳醇合成和部分烃类的选择氧化和氨氧化过程中的催化剂；在电化学反应过程中，纳米moo₃经常被用做电催化剂；在石油工业中，纳米moo₃在加氢分解、异构化、多重键的加氢中作为催化剂；在治污方面，纳米moo₃具有很强的光催化性，经常被用于有机染料污染的治理。

二硫化钼（mos₂）是一种类石墨烯层状结构的半导体材料，层-层之间依靠微弱的范德华力连接，层内由s-mo-s三原子层结构的共价键组成。它有三种晶体结构，作为具有多种晶体结构的层状过渡金属硫化物（tms），mos₂的边缘结构复杂，具有高不饱和性和高反应活性等特点。tms由于其特殊的合金化或转化反应的储锂机制近年来吸引了越来越多的关注，相比于传统的碳负极材料，tms对实现高比容量更为有优势。其中，mos₂作为一种典型二维层状结构的tms，其可以在一个相对较低的电位下储锂以及通过转换机制实现更高的比容量。并且，体相的 mos₂ 带隙仅为1.17ev，带隙结构随层数可以发生变化，在 k 点导带状态为面内轨道，不受层间耦合影响。这样的带隙宽度非常适于吸收可见光，此特点使得mos₂在光电转换以及催化等领域具有非常广阔的应用前景，被广泛用作石油加氢脱硫的催化剂、除硫去氮催化剂、降解污染物催化剂及分解水制氢的催化剂。因而，可以通过探究合适的制备工艺来获得光能利用率高、光催化效果优异的mos₂及其复合物光催化材料。

2. 研究内容和预期目标

以自然界中广泛存在的植物（花瓣）细胞结构为模板，合成具有生物形貌结构的mos₂/moo₃复合材料，并对所得材料进行结构和形貌的表征。具体研究内容包括：

（1）以花瓣为模板，通过浸润渗透的方式引入mo源，通过焙烧获得moo₃；

（2）通过水热处理在moo₃表面生长mos₂，获得mos₂/moo₃材料；

3. 研究的方法与步骤

纳米材料的主要合成方法有气相法、固相法和液相法。其中液相法主要有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、模板法、水热/溶剂热法等。

本实验使用的方法和步骤如下：

(1) 采集约杜鹃花花瓣，制备模板；

4. 参考文献

[1] wang q h, kalantar-zadeh k , kis a , et al. electronics and optoelectronics oftwo-dimensional transition metal dichalcogenides[j]. nature nanotechnology,2012, 7(11):699-712.

[2] xiong j, liu y , wang d , et al. an efficient cocatalyst of defect-decorated mosultrathin nanoplates for the promotion of photocatalytic hydrogen evolutionover cds nanocrystal[j]. journal of materials chemistry a, 2015,3(24):12631-12635.

[3] liu q ,li x , he q , et al. gram-scale aqueous synthesis of stable few-layered1t-mos2: applications for visible-light-driven photocatalytic hydrogenevolution[j]. small, 2015, 11(41):5556-5564.

5. 计划与进度安排

（1）2022-2022第一学期17-20周~2022-2022第二学期3-4周（2022.12.24~2022.3.22），查阅资料，制定实验方案与计划，准备开题报告，外文论文翻译；

（2）第5周~第8周（2022.3.25~2022.4.19），对材料合成方法进行设计，完成moo₃材料的制备，并对材料进行tg、xrd、sem等表征；