溶剂热氧化少层Ti3C2 MXene制备二维TiO2/Ti3C2复合光催化剂
Preparation of Two Dimensional TiO2/Ti3C2 Photocatalyst by Solvothermal Oxidation of Few-Layered Ti3C2 Mxene
作者单位E-mail
严康 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081 
 
关云锋 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
丛野 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081 
congye626@126.com 
徐畑祥 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081  
朱辉 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081 
 
李轩科 武汉科技大学, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081 
xkli8524@sina.com 
摘要: 为了改善TiO2光催化剂光生电子-空穴对复合率高、太阳光利用率低的缺陷,采用溶剂热法控制氧化剥离的少层Ti3C2 MXene(DL-Ti3C2),制备TiO2/DL-Ti3C2复合光催化剂,并通过降解罗丹明B溶液,研究其光催化性能。结果表明,TiO2/DL-Ti3C2复合光催化剂能有效吸收可见光,且光催化性能明显优于DL-Ti3C2和P25。当溶剂热氧化温度为160℃时,复合材料具有最佳的光催化性能。当氧化温度过低时,催化剂中形成的TiO2量不足,产生的光生电子-空穴对数量较少,导致催化剂性能较差;当氧化温度过高时,DL-Ti3C2减少,降低了材料导电性,光生电子-空穴对复合效率高,导致催化剂性能变差。因此,通过改变DL-Ti3C2的氧化温度,可以调控TiO2/DL-Ti3C2复合材料中TiO2和DL-Ti3C2的相对含量,使二者产生协同作用提高复合光催化剂的可见光催化活性。
关键词: TiO2/DL-Ti3C2  溶剂热法  光催化  复合材料  协同作用
基金项目: 国家自然科学基金(No.51472186,51402221)资助项目
Abstract: In order to solve the defects of TiO2 photocatalyst, including the rapid recombination of photo-generated electronhole pairs and low solar light utilization, two dimensional TiO2/DL-Ti3C2 composite photocatalysts were prepared using solvothermal method to control the oxidation of delaminated Ti3C2 MXene with few layers (DL-Ti3C2). The photocatalytic performance of TiO2/DL-Ti3C2 composite was evaluated by degrading rhodamine B solution. The results show that TiO2/DL-Ti3C2 photocatalyst exhibited strong absorption for visible light and better photocatalytic performance than pure DL-Ti3C2 and P25. The TiO2/DL-Ti3C2 composite oxidized at 160℃ in solvothermal process obtained the best photocatalytic performance. When the oxidation temperature was too low, the amount of TiO2 formed in the composite was insufficient to produce enough photo-generated electron-holes pairs, resulting in the unsatisfied performance of the photocatalyst. On the contrary, when the oxidation temperature was exceedingly high, the residual DL-Ti3C2 was unable to keep its outstanding conductivity, which accelerated the fast recombination of photo-generated electron-hole pairs and made the performance poor. Consequently, the relative contents of TiO2 and DL-Ti3C2 in TiO2/DL-Ti3C2 composites could be effectively regulated by varying the oxidation temperature of DL-Ti3C2, so as to improve the photocatalytic activity due to the synergistic effects of TiO2 and DL-Ti3C2.
Keywords: TiO2/DL-Ti3C2  solvothermal method  photocatalytic  composite material  synergistic effect
投稿时间:2019-02-16 修订日期:2019-04-25
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严康,关云锋,丛野,徐畑祥,朱辉,李轩科.溶剂热氧化少层Ti3C2 MXene制备二维TiO2/Ti3C2复合光催化剂[J].无机化学学报,2019,35(7):1203-1211.
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