CN105833886A - MoSe2纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其包括TiO₂纳米棒阵列和MoSe₂纳米片；所述MoSe₂纳米片均匀且大量分布在所述TiO₂纳米棒阵列的表面，在阵列表面具有良好复合；所述TiO₂纳米棒阵列是由TiO₂纳米棒自组装形成的。为本发明还公开了所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的制备方法，采用两步溶剂热法使MoSe₂纳米片均匀生长在烟花状的TiO₂纳米棒阵列上，得到良好复合形貌的材料。所制备的半导体材料具有增大的光谱吸收范围和比表面积，降低的载流子复合几率，具有良好的光催化降解性能，在光催化降解领域有巨大应用潜力。本发明制备方法具有操作简单，产量高，制备成本低等优点。

Description

MoSe2纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列及其制备方法

技术领域

本发明属于光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体涉及一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列及其制备方法。

背景技术

MoSe₂是一种窄带隙的过渡金属硫系化合物，同时是一种典型的二维层状半导体材料，层与层之间由微弱的范德华力结合在一起。近年来，新型二维半导体材料迅速成为材料科学领域的研究前沿，MoSe₂相较于其它二维层状材料，其具有更小的带隙和极好的迁移率特性，使得MoSe₂在锂离子电池、光催化、低维光电子器件平台等方面都有着广泛的应用。另一方面，金红石相的TiO₂是一种宽禁带的金属氧化物，是一种易通过化学方法合成制备半导体材料。

近年来，科研人员已经开始考虑基于各种不同形貌的TiO₂复合低维半导体材料的尝试，所形成的异质结构在光催化降解领域取得了显著的成果，但为了进一步提高其催化能力和效率，学界始终在寻找更多具有与TiO₂复合的半导体材料。同时，现有的制备方法大多反应条件苛刻，合成工艺复杂，生产成本高昂，不适用于大规模工业生产。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料及其制备方法，所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列为MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料，所述制备方法具有操作简单，产量高，可重复性高，环境友好、制备成本低等优点。

本发明提出的一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其包括MoSe₂纳米片和由TiO₂纳米棒自组装形成的烟花状阵列；其中，无添加剂，使用溶剂热法将所述MoSe₂纳米片均匀生长在所述烟花状的TiO₂纳米棒阵列的表面，所述的MoSe₂纳米片均匀地包络在TiO₂纳米棒阵列的表面，在纳米棒阵列上有着良好的复合，所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料拥有卓越的光催化降解性能。

本发明材料包括基于化学合成的TiO₂纳米棒自组装形成的阵列及在其表面包络的多层状三维纳米片结构的MoSe₂。其中，所述的TiO₂纳米棒阵列通过化学合成的大量单独的TiO₂纳米棒在高温高压条件下自组装构成烟花状结构；所述的MoSe2纳米片是由多个单原子层的MoSe₂堆叠形成片状结构，所得到的纳米片在整个空间内自由延展、蜷曲，并最终包络在纳米棒和阵列的表面；两种材料MoSe₂纳米花和TiO₂阵列在形貌上有着明显不同，极易区别；同时，MoSe₂纳米花和TiO₂阵列都得到了充分均匀暴露，均具有与被降解物质充分接触反应的能力；所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料整体为球状结构。

其中，所述的高温高压反应条件是指利用溶剂热法合成材料过程中产生的反应条件，针对本发明，高温具体指180～220℃，高压具体指反应釜内胆内溶剂的填充度在80％时产生的压强。

本发明提出的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料，所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料的直径为4～6μm；优选地，所述半导体材料的直径为5μm。

本发明提出的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料，所述MoSe₂纳米片是由多个MoSe₂单原子层堆叠而成，层间距为0.6～0.65nm，优选地，层间距为0.645nm。

本发明提出的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列异质结半导体材料，所述半导体材料中的TiO₂纳米棒呈现出金红石晶相结构，在高分辨率透射电子显微镜下的晶格间距为0.324nm，所述金红石是具有光催化性能的TiO₂晶相。

本发明还提供了所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的制备方法，解决了目前低维度半导体材料在与TiO₂复合形成异质结过程中存在的制备条件苛刻、成本高等问题，发展了新的复合材料了，形成了全新的异质结构体系。本发明方法简单便捷、成本低、制备过程环境友好、可重复性高，适用于大规模工业生产。

本发明提供了MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的制备方法，利用两步溶剂热法快速合成：首先使用溶剂热法制备纯的烟花状TiO₂纳米棒阵列，然后，用此作为基底材料，再次使用溶剂热法在TiO₂纳米棒阵列上均匀地生长出片状的MoSe₂纳米半导体材料，得到所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列。

具体地，本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将35％盐酸和钛酸四丁酯按一定比例混合加入小锥形瓶中摇匀，待反应热完全散去，将整体混合后得到溶液缓慢加入油酸中搅拌均匀，移入高压反应釜，充分反应后，自然冷却至室温，收集反应釜内胆中形成的白色固体，使用无水乙醇反复清洗并干燥，得到纯的烟花状TiO₂纳米棒阵列，所述TiO₂纳米棒阵列半导体材料为TiO₂纳米棒阵列粉末；

(2)将钼酸铵和硒粉按一定比例在去离子水中溶解并进行充分地搅拌，待试剂完全溶解，在混合溶液中缓慢加入一定量30％联氨溶液，充分搅拌混合后加入一定量的上述制备的TiO₂纳米棒阵列粉末并继续搅拌，待充分混合后，将混合溶液移入高压反应釜，充分反应后，自然冷却至室温，收集反应釜内胆中的黑色固体沉淀，使用洗涤剂交替反复清洗，并干燥，最后在惰性气体保护下进行充分的退火处理，得到所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料粉末。

所述步骤(1)中，所述油酸，钛酸四丁酯和盐酸的体积比为17.5～22.5:2～4:1～2。优选地，所述油酸、钛酸四丁酯和盐酸的体积比为10:2:1。

所述步骤(1)中，所述反应的温度为160℃～200℃，反应的时间为4～6小时。优选地，所述反应的温度为180℃，反应的时间为5小时。

所述步骤(1)中，所述洗涤剂为无水乙醇、去离子水，洗涤3～6次；优选地，所述洗涤剂为去离子水，洗涤5次。所述干燥的温度为50℃～70℃，干燥的时间为2～4小时；优选地，所述干燥的温度为60℃，干燥的时间为3小时，在真空环境中。

所述步骤(2)中，所述钼酸铵、硒粉的质量比为1～1.5:1。优选地，所述钼酸铵、硒粉的质量比为1:1。加入的溶解试剂去离子水和联氨的总体积为80ml，去离子水和联氨的体积比为6.5～7:1～1.5，优选地，加入的溶解试剂去离子水和联氨的体积比为7:1。

所述步骤(2)中，在所述混合溶液加入的TiO₂纳米棒阵列粉末质量为0.3g～8g；优选地，加入的TiO₂纳米棒阵列粉末质量为0.75g，TiO₂纳米棒阵列粉末与联氨的比例控制在0.2～0.4g:5mL，优选地，TiO₂纳米棒阵列粉末与联氨的比例为0.375g:5ml。

所述步骤(2)中，所述在高压反应釜中的反应的温度为180℃～220℃，反应的时间为20～24小时。优选地，所述在高压反应釜中的反应的温度为200℃，反应的时间为24小时。

所述步骤(2)中，所述洗涤剂为无水乙醇、去离子水，洗涤3～6次；优选地，所述洗涤剂为无水乙醇，洗涤5次。所述干燥的温度为50℃～70℃，干燥的时间为4～6小时；优选地，所述干燥的温度为60℃，干燥的时间为5小时，在真空环境中。

所述步骤(2)中，所述退火的温度为750℃～850℃，退火的时间为100～150分钟，所述惰性气体作为保护气，为氩气。优选地，所述退火的温度为800℃，退火的时间为120分钟。

本发明制备方法中，TiO₂纳米棒阵列粉末的添加量对两种半导体MoSe₂纳米片和TiO₂纳米棒阵列的复合产物即MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料的最终形貌有重大影响。当所加入的TiO₂纳米棒阵列粉末质量由多到少的情况下，如由0.8g到0.75g到0.5g时，其他条件定为优选条件的情况下，TiO₂纳米棒阵列表面MoSe₂纳米片的包络情况为，从MoSe₂纳米片完全包裹TiO₂纳米棒阵列，到均匀分布在阵列中纳米棒的缝隙内部，到最终零星分布在阵列表面。通过在步骤(2)中控制加入的TiO₂纳米棒阵列粉末的质量，调整了MoSe₂纳米片和TiO₂纳米棒阵列之间的比例，从而控制改变最终制备的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料的复合形貌。

本发明制备方法中，通过在复合过程中对所加入的TiO₂纳米棒阵列粉末质量的控制，制备得到具有良好复合形貌的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料。

本发明的发明点与创新点在于：首先，复合材料生长在烟花状基底材料的表面上，两者均有着充分的暴露，均可与水溶液充分接触；其次，通过对反应物物料比的控制，成功做到了在TiO₂纳米棒阵列上均匀大量地生长MoSe₂纳米片，成为一种良好光催化降解材料；最后，采用了两步溶剂热法的快速合成方式，反应时间得到了有效控制，降低了合成工艺的复杂度，确保了材料的产量，同时在生产复合过程中不会产生对环境有害的副产物。在各个方面来说，对现有技术水平都有显著提高。

本发明制备方法中，对MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的干燥过程应保证干燥环境的真空度，在完全干燥后应立即停止对产物的加热过程。

本发明制备方法中，优选地，在锥形瓶内的混合过程中，应先加入盐酸，再加入钛酸四丁酯，待反应热消失并冷却后，将溶液缓慢加入到油酸中并充分搅拌。

本发明还提出了将所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列异质结半导体材料用于水环境中含有的有机污染物在太阳光光照条件下进行催化降解的用途。在实验室中，采用亚甲基蓝模拟有机污染物、氙灯光源模拟太阳光进行催化降解实验，可以有效地降解有机污染物。

本发明制备方法及其制备得到的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列材料，相对于现有技术合成的纳米结构，其有益效果包括：仅需要两步溶剂热法合成，方法简单便捷，不会引入其它杂质，也不会产生对环境有害的副产物；在反应过程中不需要引入其它催化剂；生长温度较低，优选地，最高溶剂热反应温度仅为200℃，从而降低了在生产过程中对设备的要求和热预算，也减少了安全隐患；方法简单，成本低，生长温度低，重复性好。通过两种半导体的复合，增大了光谱吸收范围，比表面积，降低了载流子复合几率，异质结的形成进一步促进光催化过程中载流子的迁移能力，提高了光生载流子产率，最终提高了对亚甲基蓝的光催化降解性能。本发明可结合目前迅速发展的光催化降解领域的研究，在光催化降解领域有着巨大的发展及商用潜力。

附图说明

图1是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的X射线衍射图；

图2是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列中复合前的烟花状TiO₂纳米棒阵列SEM图；

图3是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的SEM图；

图4是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的TEM图像的高倍像；

图5是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的光催化降解性能表征曲线；

图6是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的降解能力动态表征图像。

图7是本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列在光照下降解亚甲基蓝的动态图。

具体实施方式

结合以下具体实施例子和附图，对本发明的材料制备和应用过程作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

实施例1制备MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列

制备的具体步骤如下：

(1)在准备好的20ml容量的锥形瓶中，加入1mL的35％盐酸，再加入2mL的钛酸四丁酯，用手轻微摇晃震荡锥形瓶使溶液充分混合反应，待反应热完全散去，缓缓滴入到20mL的油酸中，充分搅拌。

(2)搅拌超过15分钟后将混合溶液加入50mL的反应釜中，密封，之后放入真空烘箱在180℃下加热4小时，反应结束冷却至室温。

(3)将反应釜底入乳白沉淀物以及内壁乳白色附着物仔细收集取出，用无水乙醇水反复洗净，至上清液完全澄清为止。

(4)将上清液倒掉，把纯净的样品放在真空烘箱中50℃干燥3小时后取出，得到乳白色粉末。

(5)在100ml的烧杯中加入15ml联氨溶液，分别加入70mg钼酸铵和80mg硒粉，搅拌30分钟；在烧杯中加入去离子水直到溶液总量为80ml，再加入0.5g上述方法制备的白色粉末，充分搅拌均匀。

(6)将混合溶液加入100ml的反应釜中，密封，之后放入真空烘箱在200℃下加热24小时，反应结束冷却至室温。

(7)将反应釜底的黑色沉淀物和内壁黑色附着物仔细收集取出，交替使用去离子水和无水乙醇反复洗净，至沉淀物上清液完全澄清为止。

(8)将得到的黑色沉淀物放在真空烘箱中60℃干燥5小时后取出，得到纯净的黑色粉末状样品；

(9)将黑色粉末放置在有纯净氩气保护的真空炉中，800℃退火120分钟，对其进行高温退火。退火后将其在氩气保护的环境中冷却至室温，得到纯净黑色样品。此样品为MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列。

实施例2本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的比表面积测试

利用BET测试方法对上述实施例1制备得到的本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的比表面积进行测试，包括具体步骤：

(1)打开气体，分别打开系统的氮气和氦气，将气压控制在0.25MPa。

(2)分别称取0.5g和0.3g的TiO₂纳米棒阵列和MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，装入实验设备的U型管中，装样。

(3)将少量液氮倒入200ml的烧杯使烧杯冷却，然后将液氮加入到距烧杯顶1cm处。

(4)打到仪器开关，调节氮气和氦气的流量比例(1:2～1:15)，保证总流量为70，以获得不同的相对压力。

(5)在一个确定的相对压力下，进行实验。将六通阀调至预备档，点击仪器的吸附开始，直到曲线变平，点击吸附结束，马上点击解吸附开始，并将六通阀调至测量档，曲线变平后，点击结束，得到第一个数据。换样，重复测试。

(6)改变氮气和氦气的流量比例，重复上述步骤；拟合得到比表面积测量结果。

试验结果表明，MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列与纯的烟花状TiO₂纳米棒阵列相比，具有更大的BET比表面积。根据实验结果，纯的烟花状TiO₂纳米棒阵列和MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的比表面积测量结果分别为25.3m²/g和72.3m²/g，与纯的烟花状TiO₂相比，通过复合MoSe₂纳米片得到的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列有了更大的比表面积，以利于该材料应用在光催化降解领域时，可以提供更大的反应区域。

实施例3本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的光催化降解能力测试

上述实施例1制备得到的本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，根据实施例2，具有较大的比表面积。由于本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列在复合后比表面积明显提高，在结合处形成p-n结，而且大量的量子点分布有利于电子激发，使其相比纯MoS₂纳米花的光催化性能具有显著提高。本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列、纯的TiO₂纳米棒阵列与MoSe₂纳米片的场发射性能测试，包括具体步骤：

(1)取纯的亚甲基蓝化学剂粉末5mg，溶解在备有500ml去离子水的烧杯中，充分搅拌得到蓝紫色的澄清溶液；取三个150ml的烧杯，分别取上述配制的溶液100ml。

(2)分别称量MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列、纯的MoSe₂纳米片和纯的TiO₂纳米棒阵列各10mg，分别加入到上述三个烧杯中，充分搅拌，转入到不透光的黑箱中静置20分钟。

(3)将静置结束后的烧杯分别置于150W的氙灯下进行光照处理，光照过程中溶液进行持续搅拌处理；每20分钟取溶液一次1.5ml，离心处理后取澄清液子紫外光谱仪下测量其吸收谱。每种材料重复上述吸收谱测量实验三次。

(4)溶液在光催化处理后溶液中剩余的亚甲基蓝含量由对应的吸收谱的强度决定，亚甲基蓝的吸收谱的特征峰位置在664纳米。

试验结果表明，MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列与纯的MoSe₂纳米片和纯的TiO₂纳米棒阵列相比，具有更强的物理吸附能力和光催化降解能力。经过20分钟的静置后，光催化材料与亚甲基蓝染料之间完全建立了吸附-解吸附平衡，本发明中的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列在物理吸附后亚甲基蓝剩余75.8％，优于纯的MoSe₂纳米片(88.5％)和纯的TiO₂(90.2％)纳米棒阵；在100分钟的光照结束后，MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列中亚甲基蓝剩余36.2％，优于纯的MoSe₂纳米片(62.0％)和纯的TiO₂(45.6％)纳米棒阵。本发明MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列光催化降解性能显著提高的原因是：MoSe₂和TiO₂在形成异质结的过程中，首先将这两种材料的费米能级拉平，这样，根据两者的能带位置形成了错列型的异质结，这有助于载流子的迁移，提高了光生载流子产率，最终提高了对亚甲基蓝的光催化降解性能，同时，异质结的形成提高了材料的比表面积，这有利于物理吸附过程中吸附更多的染料。

本发明中，所述用于制备的原料全部均为分析纯，可直接使用。

如图1所示MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的X射线衍射图，可见在两种半导体材料的衍射峰中，即六方晶系的MoSe₂结构(JCPDS 29-0914)，和金红石的TiO₂结构(JCPDS 21-1276)，TiO₂的峰值比较突出，MoSe₂峰值也非常明显地被观测到，表明了两种材料的高纯度复合。

如图2和图3所示的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列复合前后的SEM照片，其包括MoSe₂纳米片和TiO₂纳米棒阵列；其中，所述的纳米片均匀并且大量地生长在纳米棒阵列的表面，具有有良好的复合。

如图4所示的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的高分辨率TEM图像，清晰地分别表征了两种材料。MoSe₂纳米片是由多个MoSe₂单原子层叠加而成，通过标定10个原子层得到层间距为0.646nm，而TiO₂纳米颗粒为金红石晶像结构，在高倍镜下通过10个晶格周期进行标定，得到晶格间距为0.324nm。

如图5所示的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列和纯的TiO₂纳米棒阵列的BET测试结果。

如图6所示的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列、纯的MoSe₂纳米片和纯的TiO₂纳米棒阵列的光催化降解性能测试结果；结果显示MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列具有更强的物理吸附能力和光催化降解能力。

如图7所示的在光照下亚甲基蓝降解的动态图，图中虚线为线性拟合结果；结果显示MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列具有更强的光催化降解能力。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (13)

1.一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其特征在于，所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列包括烟花状TiO₂纳米棒阵列和MoSe₂纳米片；其中，无添加剂，使用溶剂热法将所述MoSe₂纳米片均匀生长在所述烟花状的TiO₂纳米棒阵列的表面；所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列拥有卓越的光催化降解性能。

2.如权利要求1所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其特征在于，所述TiO₂纳米棒阵列是由为大量单独的纳米棒在高温高压条件下自组装形成的烟花状结构；所述MoSe₂纳米片是由多个MoSe₂单原子层堆叠得到的片状结构，在空间上蜷曲延展；所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列整体为球状结构；所述TiO₂纳米棒阵列、所述MoSe₂纳米片都得到充分均匀暴露。

3.如权利要求1所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其特征在于，所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的直径为4～6μm。

4.如权利要求1所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其特征在于，所述MoSe₂纳米片是由多个MoSe₂单原子层堆叠而成，层间距为0.6～0.65nm。

5.如权利要求1所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列，其特征在于，所述TiO₂纳米棒阵列为直径4～6μm的烟花状结构，金红石晶相结构，在高分辨率透射电子显微镜下的晶格间距为0.324nm，所述金红石是具有光催化性能TiO₂晶相。

6.一种MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，利用两步溶剂热法合成，包括步骤如下：(1)首先使用溶剂热法制备纯的烟花状TiO₂纳米棒阵列；(2)使用溶剂热法在步骤(1)制备的TiO₂纳米棒阵列上均匀地生长出片状的MoSe₂纳米半导体材料，得到如权利要求1所述的MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列。

7.如权利要求6所述的MoSe2纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤具体为：

(1)将盐酸和钛酸四丁酯混合加入到油酸中，加入反应釜，密封，充分反应，使用洗涤剂洗涤并干燥后，得到纯的TiO2纳米棒阵列粉末；

(2)将钼酸铵和硒粉溶解到在去离子水中溶解并搅拌，在混合溶液中加入一定量联氨溶液，待加入步骤(1)制备的TiO2纳米棒阵列粉末后转入反应釜，密封，充分反应；经洗涤、干燥，在惰性气体的保护下进行快速退火，得到所述的MoSe2纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述油酸、钛酸四丁酯和盐酸的体积比为17.5～22.5:2～4:1～2；所述步骤(2)中，钼酸铵、硒粉的质量比为1～1.5:1，加入的溶液去离子水和联氨的总体积控制为80ml，水和联氨的体积比为6.5～7:1～1.5。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述反应的温度为160℃～200℃，反应时间为4～6小时；步骤(2)中，所述反应温度为180℃～220℃，反应时间为20～24小时。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所加入的TiO₂纳米棒阵列粉末的质量为0.3g～0.8g。

11.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述洗涤剂为无水乙醇或去离子水，所述干燥的温度为50℃～70℃，干燥的时间为2～4小时；所述步骤(2)中，所述洗涤剂为无水乙醇或去离子水，所述干燥的温度为50℃～70℃，干燥的时间为4～6小时。

12.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述退火的温度为750℃～850℃，退火的时间为100～150分钟；所述惰性气体作为保护气体，为氩气。

13.如权利要求1所述MoSe₂纳米片复合烟花状TiO₂纳米棒阵列用于水环境中有机污染物在光照下进行催化降解的用途。