Page 57 - 《精细化工》2022年第2期

第 39 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.39, No.2
2022 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2022

功能材料
花球状 Ti C /TiO 复合材料的制备及其光催化性能
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李 兵 ，吴福礼 ，黄有鹏 ，杨本宏
（1. 合肥学院 能源材料与化工学院，安徽 合肥 230601；2. 合肥学院 生物食品与环境学院，安徽 合
肥 230601）

摘要：利用二维（2D）层状 Ti 3 C 2 衍生出三维（3D）花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 复合材料。通过 XRD、SEM、TEM、
UV-Vis DRS 和 PL 对材料进行了表征，并比较不同温度下合成的 Ti 3 C 2 /TiO 2 的光催化活性。结果表明，500 ℃
下合成的 Ti 3 C 2 /TiO 2 对酸性品红（AF）表现出更好的光催化降解效率，光催化反应 90 min，AF 降解率达到 97.57%。
Ti 3 C 2 凭借其高导电性以及与 TiO 2 界面形成的肖特基势垒有效地提高了电荷分离率，抑制了电子-空穴对的复合，
从而提高了材料的光催化活性。此外，光催化剂稳定性较好，循环 5 次后，AF 降解率仍能达到 86.39%。活性
+
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物种捕获实验表明，空穴（h ）和超氧自由基（•O 2 ）是降解 AF 的主要活性物质。
关键词：Ti 3 C 2 /TiO 2 ；复合材料；光催化；降解机理；功能材料
中图分类号：O643.36；X703；O644.1 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2022) 02-0261-08 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Preparation and photocatalytic properties of flower-like
sphere Ti 3C 2/TiO 2 composites

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LI Bing , WU Fuli , HUANG Youpeng , YANG Benhong
(1. School of Energy Materials and Chemical Engineering, Hefei University, Hefei 230601, Anhui, China; 2. School of Biology
Food and Environmental Engineering, Hefei University, Hefei 230601, Anhui, China)
Abstract: Three-dimensional (3D) flower-like sphere Ti 3C 2/TiO 2 composite materials were derived from
two-dimensional (2D) layered Ti 3C 2. The materials were characterized by XRD, SEM, TEM, UV-Vis DRS
and PL. The photocatalytic activity of Ti 3C 2/TiO 2 samples synthesized at different temperatures was
compared. The results showed that Ti 3C 2/TiO 2 synthesized at 500 ℃ exhibited better photocatalytic
degradation efficiency for acid fuchsin (AF). After 90 min of photocatalytic reaction, the degradation rate
reached 97.57%. By virtue of its high conductivity and Schottky barrier formed at the interface with TiO 2,
Ti 3C 2 effectively improved the charge separation rate and inhibited the recombination of electron hole pairs,
thus improving the photocatalytic activity of the material. In addition, the photocatalyst had good stability.
After five cycles of use, the AF degradation rate could still reach 86.39%. Active species capture experiments
–
+
indicated that holes (h ) and superoxide radicals (•O 2 ) were the main active substances for AF degradation.
Key words: Ti 3C 2/TiO 2; composite materials; photocatalysis; degradation mechanism; functional materials

[1]
自光催化剂问世以来 ，光催化技术就被认为 多并得到最多应用的半导体光催化材料，其具有较
是解决能源危机和环境污染最为理想的方法。过去 合适的能带电位、成本低，特别是具有很高的化学
[2]
的几十年，光催化技术取得了长足发展 ，光催化材 稳定性 [9-11] 。然而，纯 TiO 2 光催化剂表现出的光催
[4]
[3]
料的种类也变得更加丰富，常见的有 ZnO 、BiVO 4 、 化活性一般，归因于 TiO 2 的带隙较宽，只对紫外光
[5] [6] [7] [8] 吸收以及电子-空穴对的快速复合 [12] 。
CdS 、Fe 2 O 3 、石墨相氮化碳（g-C 3 N 4 ） 、TiO 2
等。尽管光催化剂种类繁多，但 TiO 2 仍然是研究最 为此，研究者尝试各种方法改善 TiO 2 的光催化

收稿日期：2021-08-30; 定用日期：2021-11-08; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210875
基金项目：安徽省科技攻关后续项目（0392118031）
作者简介：李 兵（1996—），男，硕士生，E-mail：lib2013gz@163.com。联系人：杨本宏（1963—），男，教授，E-mail：yangbh@
hfuu.edu.cn。