Page 58 - 《精细化工》2022年第2期
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·262·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            性能，常见的有半导体复合和贵金属沉积                    [13] 。半导     科技有限公司；SU8010 型扫描电子显微镜（SEM），
            体复合是将 TiO 2 与具有合适带隙和带边缘位置的半                        日本 Hitachi 公司；JEM-2100 型高分辨透射电子显
            导体耦合，形成异质结，从而有效地分离光生电子                             微镜（TEM），日本电子株式会社；FP-8500 型荧光
            和空穴，并增强复合半导体的可见光吸收                    [14] 。贵金     光谱仪（PL）、UV-650 型紫外-可见分光光度计，日
            属沉积通过在半导体光催化剂中沉积贵金属，利用                             本 Jasco 公司；Autosorb-iQ 型全自动比表面和孔隙
            金属的导电性将光生电子迁移以提高电子-空穴对                             率测定仪，美国 Quantachrome 仪器公司；DS-GHX-
            的分离率     [15] 。然而，贵金属的加入提高了光催化剂                    Ⅴ型光化学反应仪，上海杜斯仪器有限公司。
            的成本。近年来，MXene 作为二维过渡金属碳化物、                         1.2   制备方法
            氮化物和碳氮化物         [16] ，因其可调控的层间距和可定                1.2.1  Ti 3 C 2 的制备
            制的表面化学官能团而得到广泛研究                  [17] 。MXene 具        通过氢氟酸刻蚀 Ti 3 AlC 2 制备了 Ti 3 C 2 材料    [21] 。
            有导电率高、比表面积大、对化学物质反应活性高、                            具体方法是将 1 g Ti 3 AlC 2 粉末缓慢浸入 20 mL  质
            水介质中分散性好的特性            [18] 。而最近研究者发现，             量分数 40%氢氟酸溶液中。室温下持续搅拌 24 h。
            Ti 3 C 2 作为贵金属助催化剂的一种替代品在改善半                       反应结束后，用去离子水洗涤至 pH≈7，60  ℃真空
            导体光催化剂中取得了较好的效果                 [19] 。Ti 3 C 2 因其表  干燥 12 h，得到黑色粉末。
            面不确定的官能团获得了极窄的带隙，如 Ti 3 C 2 -F                     1.2.2   Ti 3 C 2 /TiO 2 复合材料的制备
            （0.1 eV）、Ti 3 C 2 -OH（0.05 eV） [20] ，有利于接收从            Ti 3 C 2 /TiO 2 复合材料的合成过程示意图见图 1。
            其他半导体产生的电子，从而提高光生电子-空穴对
            分离率。TANG 等       [21] 将 g-C 3 N 4 与碱化的 Ti 3 C 2 简单
            混合，使得光生电子-空穴对的分离率提高，表现出
            良好的析氢效果及光催化活性。LIAO 等                 [22] 以 Ti 3 C 2
            为助催化剂，利用其高的比表面积和优异的导电性
            改进 TiO 2 ，使其光催化性能得到显著提高。DU 等                [23]
            用溶剂热法制备了 BiVO 4 @ZnIn 2 S 4 / Ti 3 C 2 复合材料，
            Ti 3 C 2 作为助催化剂加速了催化剂的表面氧化还原
            动力学，并且促进了电荷的分离。LI 等                 [24] 采用水热
            法设计、制备了 Bi 3 TaO 7 /Ti 3 C 2 异质结，结果表明，
            Bi 3 TaO 7 与 Ti 3 C 2 产生协同作用，通过提高电子-空穴
            对的分离、电子传输效率和界面电荷转移，提高了
            光催化性能。这主要归因于 Ti 3 C 2 具有较低的费米能                              图 1  Ti 3 C 2 /TiO 2 制备过程示意图
            级（E f ）  [20]  ，有利于产生的电子快速迁移到 Ti 3 C 2             Fig. 1    Schematic diagram of the preparation process of
                                                                     Ti 3 C 2 /TiO 2
            上，提高载流子的分离效率，对电子-空穴对的复合
            产生一定的抑制。                                               通过同步碱化氧化层状 Ti 3 C 2 改变其形貌，再以
                                                               离子交换及高温煅烧得到 Ti 3C 2/TiO 2 复合材料          [25] 。具
                 本文拟通过刻蚀法来制备层状 Ti 3C 2，并以 Ti 3C 2
            为 Ti 源衍生出 Ti 3 C 2 /TiO 2 复合材料，通过不同的热              体方法是将 200 mg 层状 Ti 3C 2 加入到 160 mL 1 mol/L
            处理温度来控制 TiO 2 生成量，以酸性品红（AF）为                       NaOH 和 3 mL 双氧水（质量分数 30%）混合溶液中，
                                                               搅拌 30 min。移至 100 mL 高压反应釜中，140  ℃水
            模拟污染物，对不同温度下合成的 Ti 3 C 2 /TiO 2 复合
                                                               热反应 12 h ，自然冷却，离心收集生成的
            材料的光催化性能进行评价，并探讨其光催化机理。
                                                               Na 2Ti 3O 7-Ti 3C 2 氧化复合物，去离子水洗涤多次，60  ℃
            旨在为开发废水处理提供性能优异的光催化剂。
                                                               真空干燥 12 h。所得粉体浸入 500 mL 0.1 mol/L  盐酸
                                                                                   +
                                                                           +
            1   实验部分                                           中 24 h，以 H 取代 Na 得到 H 2Ti 3O 7-Ti 3 C 2 复合物，
                                                               用去离子水洗涤，60  ℃干燥 12 h，在马弗炉中分别
            1.1   试剂与仪器                                        用不同温度（300、400、500  ℃）对其进行热处理（升
                 Ti 3 AlC 2 ，中国莱州凯烯陶瓷材料有限公司；氢                  温速率 2  ℃/min，保温 2 h），最终得到 Ti 3C 2/TiO 2 复
            氟酸（质量分数 40%），阿拉丁试剂（上海）有限公                          合材料依次记为 Ti 3 C 2 /TiO 2 -300、Ti 3 C 2 /TiO 2 -400 和
            司；纳米 TiO 2 、NaOH、盐酸（质量分数 37%），AR，                  Ti 3 C 2 /TiO 2 -500。
            天津市光复精细化工研究所。                                          采用简易煅烧法制备出 Ti 3C 2/TiO 2 （记为 p-Ti 3C 2/
                 TD-3500 型 X 射线衍射仪（XRD），丹东通达                   TiO 2）作为对比。具体方法是将层状 Ti 3 C 2 放入马弗
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