MoS2在石墨烯/聚酰亚胺基底上的电化学制备及半导体光电性能研究

The goal of this proposal is to prepare MoS2 with different nanostructures onto the surface of grephene(GE)/polyimide(PI) composite substrate. Then the relationship between morphous and property, structure and property will be systematically studied so as to reveal some scientific matter related this prepared materials for semiconductor photoelectrocatalysis. To realize the goal, the GE/PI substrate that possesses the property of superordinary crystallization, good conductivity, stable in temperature region ±200℃ and good processing performance will be synthetized firstly. Then the photoelectrocatalyticly active MoS2, from monolayer to multilayer and to nanowire, will be prepared separately onto the substrate to form MoS2/ GE/PI composited materials by using the electrochemical methods including electrochemical atomic layer epitaxy(EC-ALE) and cyclic voltammetry(CV). The prepared MoS2/GE/PI composited materials will be cloth-like and tailorable. The photoelectrocatalysis and the opto-electrical divert properties of the prepared materials will be characterized by using atomic force microscope(AFM), x-ray photoelectron spectrometry(XPS), photocurrent-time(I-T) and current-voltage (I-V)measurements. The application prospect of the materials in the fields of photocatalytic H2 evolution and solar energy conversion will be furtherly probed.

将不同纳米结构的MoS2制备在石墨烯/聚酰亚胺复合基底表面，然后通过研究形貌、结构与性能关系，揭示该半导体光电催化材料的相关科学问题。项目策略包括首先合成结晶性能优良、导电性好、在±200℃温区稳定、加工性能好的石墨烯/聚酰亚胺电极材料；然后以电化学原子层外延技术为主、结合循环伏安法等电化学技术，在该电极材料表面构建从单层到有限多层的MoS2纳米薄膜和纳米线，获得布状、可折叠剪裁的MoS2/石墨烯/聚酰亚胺复合材料；通过表面形态分析手段（如原子力显微镜等）、内部结构分析手段（如x-射线光电子能谱和衍射谱）和光电性能分析方法（如光电流-时间曲线以及电流-电位曲线技术），研究该材料与光电催化、光电转换性能的关系；将所研制的材料用于水的催化析氢、太阳能转换等相关研究方向，从理论和实践上探寻该新材料在新能源方面的潜在应用价值。

成功制备了石墨烯（GO）/聚酰亚胺（PI）、GO/PI/碳纳米管（CNT）复合材料。材料制备阶段的创新点是在合成PI过程中分别掺入GO与CNT，或同时掺入GO和CNT，将不导电的PI变成导电的修饰电极材料。所制备的电极材料成薄膜状（薄膜厚度1-2mm）可以任意剪裁、耐酸碱、在较高和较低的温度下性能稳定、对无机和有机物均有一定的亲和性。.将上述制备的基底修饰电极材料装配到电解池作为工作电极，采用循环伏安法（CV）等电化学技术研究了在（GO/PI）和（GO/ PI/CNT）基底修饰电极表面制备本项目主要目标纳米材料硫族钼化物MoX2 (X =S，Se，Te，O)的电极行为。比如在0.1— -1.0 V（vs.SCE）的电位区间,于0.002M (NH4)2 MoS4 + 0.2 M KCl + 0.2 M NH4Cl溶液中成功制备了不同厚度的纳米MoS2，获得了具有光电催化性能以及电催化析氢性能的MoS2-GO/PI/CNT复合材料；在0.04M Na2MoO4 + 0.02 M H2SeO3 + 0.2 M NaAc-Hac(pH=3.6) 溶液中通过电化学沉积获得了MoSe2-GO/PI 以及在0.05 M Na2MoO4 + 0.0015 M TeO2 + 0.2 M PBS (PH = 6) 溶液中电化学法制备了Te2-GO/PI/Mo 材料。这些电极材料同样表现了优良的的光电催化以及电催化析氢性能。.本完成的项目还包括将硫族钼化物纳米材料修饰到玻碳电极（GCE）、金属电极、导电玻璃（ITO）等电极表面、制得了如MoS2-GCE材料，以达到用比较法发现其与导电PI修饰电极表面硫族钼化物光电催化性能差异之目的；同时，在GO/PI、GO/ PI/CNT修饰电极材料表面制备了非硫族钼化物的其它半导体纳米材料、如NiSe-GO-PI/CNT 和 AuPd/PI/GO，以拓展本项目特殊的电极材料负载有其它半导体纳米材料时在光电催化、析氢以及传感器等领域的学术价值和应用价值。.与批准的申请书内容比较，完成了申请书预设的研究目标。