Page 61 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 李 兵，等: 花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 复合材料的制备及其光催化性能 ·265·

说明孔径大小较均一；Ti 3 C 2 /TiO 2 -400 的峰值在 收。这可能是由于表面形态从二维层状结构变化到
38.99 nm，但可以看出其峰型较宽，孔径大多集中 三维立体纳米花球结构，具有更大的比表面积，从
分布在 28~56 nm，介孔居多，有少量大孔。而 而得到更多的光照。
Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 的峰值较多，孔径大小分布不是很均 此外，根据公式（2）、（3）计算出催化剂的带隙：
匀，但都属于介孔，最高峰值在 12.73 nm。根据吸  hv  Ahv E ( g ) 1/2 （2）
附-脱附等温曲线可以看出，所有的样品均表现出Ⅳ 1240
型等温曲线，推测出材料含有少量微孔和绝大部分 hv   （3）
的介孔，这与孔径分布的结果一致；迟滞回线为 H3 式中： 为吸收数，cm ；A 为常数；E g 为禁带宽
–1
2
型。p-Ti 3 C 2 /TiO 2 的比表面积仅为 14.679 m /g，而 度，eV；h 为普朗克常量，6.63×10 J·s；ν 为入射
–34
Ti 3 C 2 /TiO 2 -300、Ti 3 C 2 /TiO 2 -400 和 Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 的 光频率，Hz；λ 为波长，nm。
2
比表面积分别为 57.160、72.824 和 129.211 m /g，是 结果如图 6b 所示。结合图 6b 催化剂的带隙分
p-Ti 3 C 2 /TiO 2 的数倍，其中，Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 的比表 布可知，与 TiO 2 相比，Ti 3 C 2 /TiO 2 拥有更窄的带隙，
面积约是 p-Ti 3 C 2 /TiO 2 的 9 倍。花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 这使得 Ti 3 C 2 /TiO 2 的光响应波长范围变大，能够更
随着合成温度的升高，比表面积有所增大，将提供 多地利用自然光 [31] 。
更多的光反应活性位点，有助于提高光催化性能。 2.5 PL 分析
2.4 UV-Vis DRS 分析 为了进一步了解光激发载流子的情况，研究了
为了研究样品的光吸收能力，测量了 Ti 3 C 2 、 在 305 nm 激发波长下 TiO 2 及 Ti 3 C 2 /TiO 2 的 PL 谱图，
Ti 3C 2/TiO 2 和 TiO 2 的 UV-Vis DRS，结果如图 6a 所示。 结果如图 7 所示。

图 7 样品的 PL 谱图
Fig. 7 PL spectra of samples

由图 7 可知，复合材料的荧光发射峰强度明显
比 TiO 2 低，并且在 500 ℃下合成的 Ti 3 C 2 /TiO 2 荧光
强度较其他温度下合成的 Ti 3 C 2 /TiO 2 更低。一般而
言，载流子复合速率越高，PL 峰强度越高。结果表
明，经过复合后的 Ti 3 C 2 /TiO 2 较 TiO 2 具有更高的光
生载流子分离率和迁移率，有利于产生更多的光生

图 6 样品的 UV-Vis DRS（a）和光学带隙分布（b） 电子-空穴对参与光催化反应。
Fig. 6 UV-Vis DRS (a) and optical band gap distribution 2.6 光催化降解 AF 的活性分析
(b) of samples
图 8 为 Ti 3 C 2 、TiO 2 和 Ti 3 C 2 /TiO 2 对 AF 的光降
由图 6a 可知，Ti 3 C 2 由于其金属性质和本身为 解效果。由图 8a 可知，当光照 90 min 后，单体 Ti 3 C 2
黑色，在 200~800 nm 波长范围内均有较大吸收。 对 AF 的降解率为 18.45%；单体 TiO 2 对 AF 的降解
Ti 3 C 2 /TiO 2 比 TiO 2 表现出吸收边缘红移和增强的可 率为 36.94%。而所有 Ti 3 C 2 /TiO 2 光催化降解 AF 的
见吸收，对于 Ti 3C 2/TiO 2 复合材料而言，400 nm 以下 性能均明显高于纯 TiO 2 ，这可能是因为 Ti 3 C 2 优异
的强吸收边缘可以归因于 TiO 2 固有的带隙吸收 [29-30] ； 的导电性能以及 Ti 3 C 2 /TiO 2 异质结结构的形成改善
了载流子分离，提高了空穴-电子对的分离率 [26] ，从
与纯 TiO 2 相比，所有由 Ti 3 C 2 衍生出的 Ti 3 C 2 /TiO 2
在 400~800 nm 可见光区域都表现出显著增强的吸 而提升了光催化效率。另外，p-Ti 3 C 2 /TiO 2 对 AF 的