CN114308076B - 一种复合光催化剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光催化产氢及降解材料技术领域，具体为一种复合光催化剂及制备方法和应用。本发明首先通过溶剂热法制备了TiO2，经过惰性气体氛围煅烧，得到黑色TiO2纳米颗粒，而Ni掺杂1T‑MoS2是通过一步水热法获得的。其次，将黑色TiO2和金属Ni掺杂1T‑MoS2置于烧杯中，加入去离子水搅拌5‑15小时，静止10‑20小时，在洗涤真空干燥后得到金属Ni掺杂1T‑MoS2负载黑色TiO2的复合光催化剂，可用于光催化产生H2领域和有机污染物罗丹明B的降解。

Description

一种复合光催化剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及光催化产氢及降解材料技术领域。具体为一种金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备及应用。
背景技术
能源的来源主要还是依赖于传统化石燃料的燃烧，由于化石燃料的消耗已经超过了人类的需求，能源枯竭已经是一个人类不得不面对的严峻问题。此外，这些燃料在使用后会产生环境污染之类的问题，为了解决这一问题，探索生产清洁可再生能源的新方法的需求日益增长，氢能是一种燃烧无污染的清洁能源。且具有环境友好、可重复使用、高效率、安全、可再生等优点。目前主要通过以下几种方式制备氢气，天然气分解制氢，水煤气法制氢，电解水制氢，光催化产氢，通过天然气分解、水煤气法制备氢气会产生CO，污染环境；电解水制氢又依赖电能，导致了高成本以及整个过程还会产生一定的污染，这在很大程度上约束了氢能大规模推广应用，没有从根本上解决能源问题；使用光催化产氢技术，利用太阳能分解水产生氢，为氢能取代化石燃料提供了可能性。
利用半导体受光激发产生的光生电子分解水产生氢气的光催化产氢技术能够有效缓解如今的能源危机。光催化产氢是价带上的电子被光激发跃迁至导带，留下具有氧化能力的空穴。跃迁至导带的光生电子参与还原反应制取氢气。因此，研究稳定的活性半导体光催化剂是提高光催化水裂解效率以获得清洁氢燃料的必要条件。在各种光催化剂中，二氧化钛(TiO2)是最早被发现具备光解水制氢特性且最兼具市场商业化开发的光催化材料，一直备受科学家的青睐。黑色TiO2材料在光催化应用中得到了深入的研究，这源自黑色TiO2材料本身的特性以及可优化的空间。黑色TiO2的宽禁带导致光生载流子快速复合及紫外光响应是黑色TiO2本身最为“致命”的两大缺陷，研究发现光生载流子复合速率很大程度受限于表面的活性位点。因此通过可控的复合手段优化黑色TiO2界面活性位点，构筑具有高效光解水制氢活性的复合光催化剂具有重要意义。
负载助催化剂能够改善载流子的运输，实现光催化材料光生电荷的定向迁移，有效分离光生电子-空穴对以抑制光生电荷的复合，从而增加参与光催化反应的有效光生电荷，提高光催化效率。在过去研究中，二维过渡金属硫属化物(1T-MoS2)因其独特的三层堆叠原子层(S-Mo-S)的夹层结构，已被证明是一种取代铂非常有前景的非贵金属助催化剂。MoS2层内的Mo原子通过共价键与S原子相连，而层间通过较弱的范德华力连接，这种类石墨烯的结构使其具有独特的物理化学性质，优异的导电性有利于改善载流子动力学，提高电荷转移率，有望成为代替贵金属的光催化助催化剂。但是，二硫化钼对HER的活性受到酸性环境的极大限制，然而，关于提高1T-MoS2在碱性溶液中的内在催化活性的研究报道较少，本发明通过镍(Ni)掺杂MoS2来设计1T-MoS2的活性位点，使其在碱性环境下的演化，表现出更好的光催化H2生成速率。该Ni掺杂1T-MoS2单片层在水溶液中能够高度分散，减少了二硫化钼片层之间的堆叠，也因此提高了金属相的稳定性，避免了半导体相诱导金属相发生相的转变造成金属相含量降低。
基于以上的分析，本发明选择了Ni掺杂1T-MoS2作为助催化剂来提高黑色TiO2半导体材料的光催化性能，利用静电自组装使黑色TiO2颗粒附着在Ni掺杂1T-MoS2薄片上，Ni掺杂1T-MoS2纳米片与黑色TiO2颗粒间的紧密界面使得光生电荷得以在与空穴复合前快速转移到Ni掺杂1T-MoS2表面的活性位点，实现光生电荷的高效分离，延长光生载流子的寿命以提高对光生电子的有效利用，大幅提高了黑色TiO2在产氢及降解中的光催化性能。
发明内容
首先，本发明通过溶剂热法制备了TiO2，经过惰性气体氛围煅烧，得到黑色TiO2纳米颗粒，而Ni掺杂1T-MoS2是通过一步水热法获得的。其次，将黑色TiO2和Ni掺杂1T-MoS2置于烧杯中，加入去离子水搅拌10-15小时，静止12-20小时，在洗涤真空干燥后得到Ni掺杂1T-MoS2负载黑色TiO2的复合光催化剂。
本发明是通过以下技术手段来实现上述技术目的。
一种金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备，包括以下步骤：
1、TiO2的制备：烧杯中加入间苯二甲酸、二乙烯三胺，搅拌10-40min。随后缓慢滴加钛酸四丁酯，继续搅拌10-40min。将上述混合溶液转移到30-50mL高压反应釜中，密闭后于180-220℃条件下反应20-30h。待反应釜降至室温，移除上清液后用酒精洗涤四次，离心，在50-100℃条件下干燥过夜后收集粉末，置于N2管式炉400-600℃煅烧1-5h。
2、黑色TiO2的制备：采用改性硼氢化钠还原法制备黑色TiO2。一般情况下，TiO2纳米颗粒与硼氢化钠等质量比例研磨充分混合。将混合物放入瓷舟中，然后转入管式炉，在Ar气氛保护下，进行热处理。自然冷却后，收集黑色TiO2纳米颗粒，用水清洗，去除未反应的硼氢化钠。
3、1T-MoS2纳米片的制备：在去离子水中加入三氧化钼、硫代乙酰胺和尿素，持续搅拌2h后将混合均匀的溶液转移到30-100mL的不锈钢反应釜中，放入预热到180-220℃的烘箱。保温10-20h后，将反应釜取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤后即得到Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为1-5mg/mL的水溶液。
4、Ni掺杂1T-MoS2纳米片的制备：在去离子水中加入三氧化钼、硫代乙酰胺、硝酸镍和尿素，持续搅拌1-5h后将混合均匀的溶液转移到30-100mL的不锈钢反应釜中，放入预热到180-220℃的烘箱。保温10-20h后，将反应釜取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤即得到Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为1-5mg/mL的水溶液。
5、1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：将二维薄层1T-MoS2纳米片分散于水溶液中超声处理10-50min，然后加入黑色TiO2纳米颗粒并搅拌5-15小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在1T-MoS2薄片上。静止10-20小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
6、Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：将二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片分散于水溶液中超声处理10-50min，然后加入黑色TiO2纳米颗粒并搅拌5-15小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在Ni掺杂1T-MoS2薄片上。静置10-20小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
步骤1中，间苯二甲酸、二乙烯三胺和钛酸四丁酯的比例为15mL:20μL:1mL。
步骤2中，煅烧温度为350℃，每分钟升温5℃，热处理40分钟。
步骤3中，去离子水、三氧化钼、硫代乙酰胺和尿素的比例为30ml：6mg:7mg:0.6g。
步骤4中，去离子水、三氧化钼、硫代乙酰胺、硝酸镍和尿素的比例30ml：36mg:42mg:1mg:0.36g。
步骤5中，二维薄层1T-MoS2纳米片与黑色TiO2纳米颗粒的比例为1ml:200mg。
步骤6中，二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片与黑色TiO2纳米颗粒的比例为1ml:200mg。
本发明包括1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂和Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂，它们的形貌均为二维薄层纳米片上负载纳米颗粒结构。
本发明还包括将1T-MoS2/黑色TiO2和Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂用于有机染料罗丹明B的降解。
本发明的效果：
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
(1)本发明利用金属Ni掺杂1T-MoS2作为助催化剂，使黑色TiO2半导体材料具有较高的光响应能力以及较低的电化学阻抗，有效地提高了复合催化体系中电子-空穴对的分离与传输能力，从而增强了金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的光催化产生H2的能力。
(2)本发明利用金属Ni掺杂1T-MoS2作为助催化剂，使黑色TiO2半导体材料具有较高的光响应能力以及较低的电化学阻抗，有效地提高了复合催化体系中电子-空穴对的分离与传输能力，从而增强了金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的光催化降解罗丹明B的能力。
(3)本发明使用简便的水热法和煅烧方法制备出了黑色TiO2纳米颗粒，使用一步水热法制备出金属Ni掺杂1T-MoS2纳米薄片，最后用静电自组装的方法制备出金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂，显著提高了TiO2半导体光催化剂的催化能力。
(4)本发明使用半导体材料作为主催化剂，Ni掺杂1T-MoS2作为助催化剂，能够在紫外光条件下，通过分子间的界面相互作用将水中的H+还原为H2。Ni掺杂1T-MoS2助催化剂的加入，加速了电子的传输，提升了光催化剂的催化性能。
附图说明
图1为本发明所述金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的XRD图。
图2为本发明所述金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的产氢性能图。
图3为本发明所述金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的降解罗丹明B图。
图4为本发明所述金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的TEM图。
其中a为黑色TiO2纳米颗粒的透射电子显微镜图，b为Ni掺杂1T-MoS2纳米薄片的透射电子显微镜图，c为金属Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的透射电子显微镜图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实验方案对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1为所制备样品的XRD谱图，纯黑色TiO2出现的衍射峰对应标准卡片(PDF,NO.21-1272)。复合金属Ni掺杂1T-MoS2后，样品的主要衍射峰未发生变化，与黑色TiO2基本保持一致。由于金属Ni掺杂1T-MoS2的负载量较低，所以XRD不能有效表征出对应的组分结构。
本发明中所制备的光催化剂的光催化活性评价：
光催化产氢性能测试：不同样品的光催化产氢性能由光催化剂在LED-365nm单波光源照射下产生氢气的速率来衡量，检测装置是日本岛津公司制造的GC-2014型气相色谱。具体操作如下：以100mL的三颈烧瓶作为反应容器，称取定量的待测样品超声分散到80mL含有10％(Vol)CH3OH作为空穴牺牲剂的溶液中。瓶塞通过缠绕多层封口膜以保证反应瓶的气密性，两端导气管以长进短出的方式通入高纯N2，保持15min以排除反应器内杂质气体。在室温条件下，放置于LED-365nm单波光源下，光照过程中持续搅拌。每间隔1小时进行在线检测以确定气体产生量，最后通过计算得出H2的产率。
光催化降解性能测试：采用300W氙灯作为光源，纯可见光实验中采用截止波长为420nm的滤光片过滤波长小于420nm的光。具体实验过程如下：将定量催化剂分散到50mL一定浓度的罗丹明B中避光搅拌30分钟到达吸附解吸平衡。此时抽取5mL混合液作为0时刻的样品。使用300W的氙灯作为光源，间隔固定时间抽取定量混合液，随后离心收集上清液。使用UV-vis分光光度计测试上清液在553nm处的吸光度，用来检测剩余罗丹明B的浓度。
实施例1：
(1)TiO2的制备：
50ml烧杯中加入30ml间苯二甲酸、40μL二乙烯三胺，搅拌20min。随后缓慢滴加2ml钛酸四丁酯，继续搅拌20min。将上述混合溶液转移到50mL高压反应釜中，密闭后于200℃条件下反应24h。待反应釜降至室温，移除上清液后用酒精洗涤四次，离心，在70℃条件下干燥过夜后收集粉末，置于N2管式炉500℃煅烧2h。
(2)黑色TiO2的制备：
采用改性硼氢化钠还原法制备黑色TiO2。一般情况下，0.1g TiO2纳米颗粒与0.1g硼氢化钠等比例研磨充分混合。将混合物放入瓷舟中，然后转入管式炉，在Ar气氛保护下，350℃热处理40min。自然冷却后，收集黑色TiO2纳米颗粒，用水清洗，去除未反应的硼氢化钠。
(3)1T-MoS2纳米片的制备：
在30ml去离子水中加入36mg三氧化钼、42mg硫代乙酰胺和0.36g尿素，持续搅拌2h后将混合均匀的溶液转移到50mL的不锈钢反应釜中，放入预热到200℃的烘箱。保温12h后，将反应釜200℃取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤数次即Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为2mg/mL的水溶液。
(4)Ni掺杂1T-MoS2纳米片的制备：
在30ml去离子水中加入36mg三氧化钼、42mg硫代乙酰胺、1mg硝酸镍和0.36g尿素，持续搅拌2h后将混合均匀的溶液转移到50mL的不锈钢反应釜中，放入预热到200℃的烘箱。保温12h后，将反应釜200℃取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤数次即Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为2mg/mL的水溶液。
(5)1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：
将1ml二维薄层1T-MoS2纳米片水溶液分散于100ml水溶液中超声处理30min，然后加入200mg黑色TiO2纳米颗粒并搅拌10小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在1T-MoS2薄片上。静止12小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
(6)Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：
将1ml二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片水溶液分散于100ml水溶液中超声处理30min，然后加入200mg黑色TiO2纳米颗粒并搅拌10小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在Ni掺杂1T-MoS2薄片上。静止12小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
(7)以100mL的三颈烧瓶作为反应容器，取步骤(2)中黑色TiO2光催化剂0.01g超声分散到80mL含有10％(Vol)CH3OH作为空穴牺牲剂的溶液中。瓶塞通过缠绕多层封口膜以保证反应瓶的气密性，两端导气管以长进短出的方式通入高纯N2，保持15min以排除反应器内杂质气体。在室温条件下，放置于LED-365nm单波光源下，光照过程中持续搅拌。每间隔1小时进行在线检测以确定气体产生量，最后通过计算得出5个小时H2的产率为4.14mmol/g。
(8)以100mL的三颈烧瓶作为反应容器，取步骤(5)中1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂0.01g超声分散到80mL含有10％(Vol)CH3OH作为空穴牺牲剂的溶液中。瓶塞通过缠绕多层封口膜以保证反应瓶的气密性，两端导气管以长进短出的方式通入高纯N2，保持15min以排除反应器内杂质气体。在室温条件下，放置于LED-365nm单波光源下，光照过程中持续搅拌。每间隔1小时进行在线检测以确定气体产生量，最后通过计算得出5个小时H2的产率为32.07mmol/g。
(9)以100mL的三颈烧瓶作为反应容器，取步骤(6)中Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂0.01g超声分散到80mL含有10％(Vol)CH3OH作为空穴牺牲剂的溶液中。瓶塞通过缠绕多层封口膜以保证反应瓶的气密性，两端导气管以长进短出的方式通入高纯N2，保持15min以排除反应器内杂质气体。在室温条件下，放置于LED-365nm单波光源下，光照过程中持续搅拌。每间隔1小时进行在线检测以确定气体产生量，最后通过计算得出5个小时H2的产率为40.97mmol/g。
图2为所制备样品的产氢性能图，黑色TiO2表现出微弱的产氢活性，相比于纯样TiO2，复合样品的产氢性能有了明显的提高，其中1T-MoS2/TiO2是纯样TiO2的6.2倍，Ni掺杂1T-MoS2/TiO2是纯样TiO2的8倍。这说明复合后的样品具有更好的光催化产氢性能。
实施例2：
(1)TiO2的制备：
50ml烧杯中加入30ml间苯二甲酸、40μL二乙烯三胺，搅拌20min。随后缓慢滴加2ml钛酸四丁酯，继续搅拌20min。将上述混合溶液转移到50mL高压反应釜中，密闭后于200℃条件下反应24h。待反应釜降至室温，移除上清液后用酒精洗涤四次，离心，在70℃条件下干燥过夜后收集粉末，置于N2管式炉500℃煅烧2h。
(2)黑色TiO2的制备：
采用改性硼氢化钠还原法制备黑色TiO2。一般情况下，0.1g TiO2纳米颗粒与0.1g硼氢化钠等比例研磨充分混合。将混合物放入瓷舟中，然后转入管式炉，在Ar气氛保护下，350℃热处理40min。自然冷却后，收集黑色TiO2纳米颗粒，用水清洗，去除未反应的硼氢化钠。
(3)1T-MoS2纳米片的制备：
在30ml去离子水中加入36mg三氧化钼、42mg硫代乙酰胺和0.36g尿素，持续搅拌2h后将混合均匀的溶液转移到50mL的不锈钢反应釜中，放入预热到200℃的烘箱。保温12h后，将反应釜200℃取出自然温至室温，用去离子水离心洗涤数次即Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为2mg/mL的水溶液。
(4)Ni掺杂1T-MoS2纳米片的制备：
在30ml去离子水中加入36mg三氧化钼、42mg硫代乙酰胺、1mg硝酸镍和0.36g尿素，持续搅拌2h后将混合均匀的溶液转移到50mL的不锈钢反应釜中，放入预热到200℃的烘箱。保温12h后，将反应釜200℃取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤数次即Ni掺杂金属相MoS2，配制成浓度为2mg/mL的水溶液。
(5)1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：
将1ml二维薄层1T-MoS2纳米片水溶液分散于100ml水溶液中超声处理30min，然后加入200mg黑色TiO2纳米颗粒并搅拌10小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在1T-MoS2薄片上。静止12小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
(6)Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：
将1ml二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片水溶液分散于100ml水溶液中超声处理30min，然后加入200mg黑色TiO2纳米颗粒并搅拌10小时，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在Ni掺杂1T-MoS2薄片上。静止12小时，最后用去离子水洗涤，真空干燥后得到Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
(7)取步骤(2)中黑色TiO2光催化剂0.025g分散到50mL 50mg/L的罗丹明B溶液中避光搅拌30分钟到达吸附解吸平衡。此时抽取5mL混合液作为0时刻的样品。使用300W的氙灯作为光源，间隔固定时间抽取5ml混合液，随后离心收集上清液。使用UV-vis分光光度计测试上清液在553nm处的吸光度，检测0min、1min、2min、3min、4min和5min时剩余罗丹明B的浓度。
(8)取步骤(5)中1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂0.025g分散到50mL50mg/L的罗丹明B溶液中避光搅拌30分钟到达吸附解吸平衡。此时抽取5mL混合液作为0时刻的样品。使用300W的氙灯作为光源，间隔固定时间抽取5ml混合液，随后离心收集上清液。使用UV-vis分光光度计测试上清液在553nm处的吸光度，检测0min、1min、2min、3min、4min和5min时剩余罗丹明B的浓度。
(9)取步骤(6)中Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂0.025g分散到50mL 50mg/L的罗丹明B溶液中避光搅拌30分钟到达吸附解吸平衡。此时抽取5mL混合液作为0时刻的样品。使用300W的氙灯作为光源，间隔固定时间抽取5ml混合液，随后离心收集上清液。使用UV-vis分光光度计测试上清液在553nm处的吸光度，检测0min、1min、2min、3min、4min和5min时剩余罗丹明B的浓度。
图3为所制备样品的降解罗丹明B图，相比于纯样TiO2，复合样品对罗丹明B的降解更快，在光照射5分钟后，TiO2的降解率为40％，1T-MoS2/TiO2复合光催化剂的降解率为82％，Ni掺杂1T-MoS2/TiO2复合光催化剂的降解率为97％。这说明复合后的样品对罗丹明B有更好的光催化降解性能。

Claims (6)

1.一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）Ni掺杂1T-MoS2纳米片的制备：在去离子水中加入三氧化钼、硫代乙酰胺、硝酸镍和尿素，持续搅拌混合均匀后，将混合均匀的溶液转移到不锈钢反应釜中，放入预热到180-220℃的烘箱，保温10-20 h后，将反应釜取出自然降温至室温，用去离子水离心洗涤即得到二维薄层Ni掺杂金属相MoS2，配制成水溶液；
（2）黑色TiO2纳米颗粒的制备：烧杯中加入间苯二甲酸、二乙烯三胺，搅拌10-40 min，随后缓慢滴加钛酸四丁酯，继续搅拌10-40 min；将上述混合溶液转移到30-50 mL高压反应釜中，密闭后于180-220℃条件下反应20-30 h，待反应釜降至室温，移除上清液后用酒精洗涤四次，离心，在50-100℃条件下干燥过夜后收集粉末，置于N2管式炉400-600 ℃煅烧1-5 h，得到TiO2纳米颗粒；将TiO2纳米颗粒与硼氢化钠等质量比例研磨充分混合，将混合物放入瓷舟中，然后转入管式炉，在Ar气氛保护下，进行热处理，自然冷却后，收集黑色TiO2纳米颗粒，用水清洗，去除未反应的硼氢化钠；
（3）Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂的制备：将二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片水溶液分散于水溶液中超声处理后加入黑色TiO2纳米颗粒并搅拌，在静电相互作用下，黑色TiO2纳米颗粒附着在Ni掺杂1T-MoS2薄片上，静置后用去离子水洗涤，真空干燥后得到Ni掺杂1T-MoS2/黑色TiO2复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，持续搅拌时间为1-5 h；水溶液的浓度为1-5 mg/mL。
3.如权利要求1所述的一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，去离子水、三氧化钼、硫代乙酰胺、硝酸镍和尿素的比例30 ml：36 mg:42 mg:1 mg:0.36 g。
4.如权利要求1所述的一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，超声处理时间为10-50 min；搅拌时间为5-15小时；静置时间为10-20小时。
5.如权利要求1所述的一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，二维薄层Ni掺杂1T-MoS2纳米片水溶液与黑色TiO2纳米颗粒的比例为1 ml:200 mg。
6.如权利要求1-5任一所述制备方法制备的复合光催化剂的用途，其特征在于，用于光催化产氢和降解有机废水中的罗丹明B分子。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105195133A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 黑龙江大学 一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法
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CN112007662A (zh) * 2020-07-06 2020-12-01 中国计量大学 一种金属相二硫化钼/二氧化钛纳米管复合材料光催化剂的制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105195133A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 黑龙江大学 一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法
CN108404936A (zh) * 2018-03-19 2018-08-17 新疆大学 一种水热法合成1t相二硫化钼/石墨烯纳米复合材料
CN109395747A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 花状Ni-doped二硫化钼/二氧化钛光催化材料的制备方法及应用
CN112007662A (zh) * 2020-07-06 2020-12-01 中国计量大学 一种金属相二硫化钼/二氧化钛纳米管复合材料光催化剂的制备方法及应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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安维亮等."黑色TiO2/MoS2的制备改性及其光催化性能".《微纳电子技术》.2020,第57卷(第7期),摘要和实验部分. *

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