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第 36 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.36, No.6
201 9 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2019

功能材料
CDots-(001)TiO 纳米片的制备及其光解水制氢性能
2

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刘 立，杨玉蓉 ，邱 敏，皮艳梅，闫国民
（黑河学院 理学院，黑龙江 黑河 164300）

摘要：以钛酸四丁酯、氢氟酸和石墨棒为原料，采用简单的水热法将具有高催化活性的碳点负载在 TiO 2 纳米片
的（001）晶面上，制得 CDots-(001)TiO 2 纳米片。通过 TiO 2 纳米片高催化活性的（001）晶面与碳点的协同作用，
提高 TiO 2 纳米片的光吸收、载流子的传输和分离效率，从而有效提高材料的光催化产氢性能。紫外-可见漫反射吸
收谱（UV-vis DRS）、光致发光光谱（PL）、瞬态光响应分析结果表明，暴露（001）晶面的 TiO 2 纳米片负载碳
点后，可见光吸收增强，光生载流子的分离和传输速率加快，在间歇模拟太阳光照射下，CDots-(001)TiO 2 纳米片
的光电流密度约为 TiO 2 的 4 倍，当碳点的负载量为 2%时，CDots-(001)TiO 2 纳米片的光催化产氢速率达 5859
μmol/(h·g)，量子效率达 9.6%。
关键词：TiO 2 ；（001）晶面；碳点；光催化产氢；功能材料
中图分类号：TB321; O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 06-1062-07

Preparation of CDots-(001)TiO 2 Nanosheets and Their Photocatalytic
Water Splitting for Hydrogen Production

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LIU Li, YANG Yu-rong , QIU Min, PI Yan-mei, YAN Guo-min
（College of Science, Heihe University, Heihe 164300, Heilongjiang, China）

Abstract: Carbon dots with high catalytic activity were loaded on (001) crystal plane of TiO 2
nanosheets by simple hydrothermal method to prepare CDots-(001) TiO 2 nanosheets using tetrabutyl
titanate, hydrofluoric acid and graphite rod as raw materials. The synergistic effect of (001) crystal
plane having high catalytic activity and carbon dots improved the light absorption, transport and
separation efficiency of carriers of TiO 2 nanosheets, which efficiently enhanced the hydrogen
production performance of TiO 2 nanosheets. The UV-vis DRS, PL, and transient photoresponse
analysis results showed that the visible light absorption of TiO 2 nanosheets with exposed (001) crystal
plane enhanced after loading with carbon dots, and the separation and transmission rate of
photogenerated carriers were accelerated. The photocurrent density of CDots-(001)TiO 2 nanosheets
was roughly four times as high as that of TiO 2 under intermittent visible light irradiation. The
photocatalytic hydrogen production rate of CDots-(001)TiO 2 nanosheets was up to 5859
μmol/(h·g),when the loading of carbon dots was 2% and the quantum efficiency was up to 9.6%.
Key words: TiO 2 ; (001) crystal plane; carbon dots; photocatalytic hydrogen production; functional materials
Foundation item: Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (E2017058)

锐钛矿相二氧化钛（TiO 2 ）因具有优异的光催 更有利于二氧化钛与其他光催化剂的结合，从而促
化活性和潜在的应用前景而受到研究人员的广泛关 进载流子的传输。
注 [1-3] 。此外，TiO 2 的（001）晶面比（101）晶面更 对于共暴露（001）晶面与（101）晶面的 TiO 2
活跃，光催化活性更高 [4-5] 。因此，（001）晶面与其 存在着一个“表面异质结”效应，促进了光生载流
[5]
他催化剂复合的光催化剂展示出更高的催化活性， 子的有效分离和传输，如图 1 所示 。因此，共暴

收稿日期：2018-10-07; 定用日期：2019-02-25; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180736
基金项目：黑龙江省自然科学基金（E2017058）
作者简介：刘 立（1963—），男，硕士。联系人：杨玉蓉（1979—），女，博士，副教授，E-mail：liulihhxy@126.com。