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第 6 期 刘 立，等: CDots-(001)TiO 2 纳米片的制备及其光解水制氢性能 ·1067·

的导带底（VB）没有发生改变，而价带顶上移了 0.27 eV， 子效率。从图 11a 可以看出，TiO 2 和 CDots-(001)TiO 2
这是由于 C 2p 与 Ti 3d 轨道的杂化所引发的电子态 纳米片的光催化活性非常稳定，经过 20 h 的循环反
变化所致。 应，纳米片的产氢速率保持不变。TiO 2 纳米片经过
2.8 TiO 2 和 CDots-(001)TiO 2 纳米片的光解水制氢
表 3 TiO 2 纳米片的光解水制氢性能
性能 Table 3 Photocatalytic hydrogen generation rate of TiO 2
表 3 是不同条件下制备的 TiO 2 纳米片在模拟太 nanosheets
阳光照射下的光解水制氢性能。由表 1 和表 3 可以 样品 产氢速率/〔μmol/(h·g)〕 量子效率/%
看出，在所有样品中 5 mL 钛酸四丁酯和 0.8 mL 氢 T1 539 3.6
氟酸溶液在 200 ℃下反应 24 h 制备的 TiO 2 纳米片 T2 972 4.1
（T4）的光催化活性最高，光解水产氢速率达到 T3 1035 4.5
1664 μmol/(h·g)。这是由于和其他含量氢氟酸制备 T4 1664 5.8
T5 1146 4.8
的 TiO 2 纳米片相比，0.8 mL 氢氟酸溶液制备的 TiO 2
T6 1247 5.2
纳米片暴露（001）晶面的百分比最高 [14] 。因此，以

5 mL 钛酸四丁酯和 0.8 mL 氢氟酸溶液混合制备的
TiO 2 纳米片为前驱体，研究了负载不同质量分数碳
点对 TiO 2 纳米片光解水制氢性能的影响，结果如图
10 所示。从图 10 可以看出，随着碳点负载量的增
加，样品的光解水制氢速率不断增大。当碳点的负
载量为 2%（质量分数）时，CDots-(001)TiO 2 纳米
片的光解水产氢速率达到 5859 μmol/(h·g)。这是由
于碳点优异的可见光吸收性能与良好的电子传输特
性，极大地提高了样品的光催化活性。继续增加碳
点的负载量，样品的光催化活性降低，这可能是由 图 10 负载不同量 CDots 的 TiO 2 纳米片的光解水产氢速率
Fig. 10 Photocatalytic hydrogen generation rate of TiO 2
于过量的碳对 TiO 2 纳米片产生了一定的“屏蔽效应”。 nanosheets loaded different amounts of CDots

图 9 TiO 2 （T4）和 CDots-(001)TiO 2 纳米片的 XPS 价带图
谱（a）及能带结构（b）
Fig. 9 Valence-band (a), the band structures (b) of TiO 2 图 11 TiO 2 （T4）和 CDots-(001)TiO 2 纳米片的光解水产
(T4) and CDots-(001)TiO 2 nanosheets 氢速率（a）及量子效率（b）
Fig. 11 Photocatalytic hydrogen generation rate (a), the
图 11a、b 分别是 TiO 2 (T4)和 CDots-(001)TiO 2 quantum efficiency (b) of TiO 2 (T4) and CDots-
纳米片在模拟太阳光照射下的光解水产氢速率和量 (001)TiO 2 nanosheets