Page 62 - 《精细化工》2022年第2期

·266· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

降解率为 53.61%,与花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 之间有一定的
差距。
通过简化的 Langmuir-Hinshelwood 动力学方
程〔公式（4）〕进行拟合分析。

ln 0  kt （4）
 t
式中：ρ t 为 t 时刻 AF 溶液的质量浓度，mg/L；ρ 0
为 AF 的初始质量浓度，mg/L；k 为反应速率常数，
–1
min ；t 为光照时间，min。

由图 8b 可以看出，花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 的反应速 图 9 Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 对其他染料的降解效果
率明显大于 Ti 3 C 2 、TiO 2 及 p-Ti 3 C 2 /TiO 2 ，并且随着 Fig. 9 Degradation effect of Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 to other dyes

花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 合成温度的升高，样品对 AF 的光 2.7 光催化剂降解 AF 的机理
降解率有所提高，当合成温度为 500 ℃时，样品对 为了探究 AF 的光降解机制，在光催化反应体
AF 的光降解率在光照 90 min 达到 97.57%，其反应速 系中加入活性物质捕获剂来推测 AF 光降解反应过程
–1
率常数为 0.039 min ，约是 p-Ti 3 C 2 /TiO 2 的 4.3 倍， 中 起主要作用 的活性物质 。为此，添 加醋酸 锰
是单体 TiO 2 的 6.5 倍。花球状 Ti 3 C 2 /TiO 2 有更大的 〔Mn(OAc) 2〕（0.1 mol/L）、叔丁醇（TBA）（0.5 mol/L）、
比表面积，这对光催化性能的提升有很大的帮助。 对苯醌（BQ）（0.2 mol/L）和乙醇（EA）（0.5 mol/L）
–
分别用来捕获电子（e ）、羟基自由基（•OH）、超氧
–
+
自由基（•O 2 ）和空穴（h ），结果如图 10 所示。

图 10 捕捉剂对 AF 降解率的影响
Fig. 10 Effect of capture agents on the degradation rate of AF

由图 10 可知，当在体系中加入 BQ 和 EA 后，
–
+
AF 的降解率下降最为显著，这表明•O 2 和 h 是 AF
降解的主要活性物质；在反应体系中加入 Mn(OAc) 2
–
后，AF 的降解率也有明显降低，说明 e 在 AF 降解
中起到了重要的作用；此外，当反应体系中加入 TBA

后，AF 的降解率几乎没变，这表明•OH 并不是 AF 降
图 8 样品对 AF 的光降解曲线（a）和动力学曲线（b）
Fig. 8 Photodegradation curves (a) and kinetic curves (b) 解的主要活性物。基于以上表征结果，推测 Ti 3C 2/TiO 2
of samples to AF 中可能的 电 荷转移机 制 ，如图 11 所示。因 为
Ti 3 C 2 /TiO 2 形成的异质结拥有更窄的带隙，使其光响
此外，为了检验催化剂对其他染料的降解效果， 应范围变宽，更容易被光激发。在氙灯照射下，TiO 2
–
使用 Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 分别对罗丹明 B（RhB）、亮绿 价带（VB）e 被激发跃迁到导带（CB），在价带留
（BG）、甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）进行了 下 h ，由于 Ti 3 C 2 具有优异的导电性，同时 Ti 3 C 2 的
+
光催化降解，结果如图 9 所示。由图 9 可知， 费米能级大约在–0.04 eV [32] ，相比于 TiO 2 导带电极
–
Ti 3 C 2 /TiO 2 -500 对 RhB、MO 和 MB 都有不错的降解 电位（–0.29 eV）更正，这使得 TiO 2 导带上的 e 向
效果，对 BG 几乎不降解，其中对 MB 的降解效果 Ti 3 C 2 表面迁移是可能的。由此推断出，Ti 3 C 2 /TiO 2
最好，光照 40 min 后 MB 的降解率达到了 90%。 复合材料的光催化增强机理可能如图 12 所示。