[发明专利]利用二甲亚砜插层和分层的Ti3C2原位合成TiO2@Ti3C2的方法及产物

说明书

本发明涉及一种利用二甲亚砜插层和分层的Ti₃C₂原位合成TiO₂@Ti₃C₂的方法及产物，合成方法包括：1)将Ti₃AlC₂‑MAX相陶瓷粉末分散在HF溶液中进行刻蚀，得到Mxene‑Ti₃C₂；2)将Mxene‑Ti₃C₂分散在二甲亚砜中进行二甲亚砜插层，得到二甲亚砜插层的Ti₃C₂；3)将二甲亚砜插层的Ti₃C₂分散在水中，在氩气气氛下超声处理，干燥后得到二甲亚砜插层和分层的Ti₃C₂；4)二甲亚砜插层和分层的Ti₃C₂在氧气条件下进行原位氧化，即得TiO₂@Ti₃C₂。该方法利用二甲亚砜和超声处理提高了Mxene‑Ti₃C₂的层间距，为生成的TiO₂提供了更多的附着位点，更有利于对污染物的催化降解。

技术领域

本发明涉及Ti₃C₂的制备领域，具体涉及一种利用二甲亚砜插层和分层的Ti₃C₂原位合成TiO₂@Ti₃C₂的方法及产物。

背景技术

2011年，由美国德雷塞尔大学(Drexel University)的Yury Gogotsi教授和Michel W.Barsoum教授等人合作发现了一种新型二维结构纳米材料-二维过渡金属碳化物或碳氮化物，它和石墨烯具有相似的层状结构，具有良好的导电性和强大的电荷存储能力，在Li电池方面也具有较好的应用前景。

纳米二氧化钛由于其优良的光化学性质，如：光化学稳定性，热化学稳定性，良好的分散性和耐候性，广泛应用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，在环境污染修复过程中，还可以被用来当作光催化剂降解污染物，然而二氧化钛由于自身的结构缺陷(电子空穴容易复合)导致其催化性能大大降低。许多学者采用了许多方法来解决这个问题，如：贵金属离子参杂，非金属离子参杂，光敏化等等，都取得了不错的效果。

Ti₃C₂中本身含有钛元素，很多学者尝试发现，Ti₃C₂具有的催化性能很差，但是经过氧化反应可以将表面的钛氧化成二氧化钛，获得一种新的纳米材料TiO₂@Ti₃C₂，由于Ti₃C₂的费米能级比二氧化钛更负，而禁带宽度比二氧化钛小，在受到相应波长的光照时，可作为空穴的受体，大大降低了电子空穴的复合，催化性能得到大大提高。

目前，现有技术中都采用直接合成获得的块状Mxene-Ti₃C₂，然后通过水热法或者热处理制得TiO₂@Ti₃C₂，如中国发明专利申请(CN 107159286 A)公开的一种Ti₃C₂/TiO₂二维材料的制备方法，利用MAX相的Ti₃AlC₂刻蚀得到的块状Mxene-Ti₃C₂，然后分散在硝酸水溶液中进行水热反应得到。由于块状Mxene-Ti₃C₂的层间距比较小，Ti₃C₂在热处理后表面只有有限的TiO₂生成，导致催化性能较差。

发明内容