[发明专利]一种Bi@Ti3

说明书

本发明公开了一种Bi@Ti₃C₂/g‑C₃N₄复合材料及其制备方法，属于光催化制剂领域。本发明的制备方法具体为：(1)将g‑C₃N₄加入无水乙醇中，超声处理在室温下3小时；得到g‑C₃N₄的悬浮液；(2)将Bi@Ti₃C₂分散于去离子水中；并缓慢滴加到步骤(1)得到的g‑C₃N₄悬浮液中，搅拌，离心、干燥，即得到Bi@Ti₃C₂/g‑C₃N₄。本发明通过利用Bi纳米粒子对Ti₃C₂插层改性得到表面性能和层结构优化的双助催化剂，Ti₃C₂的层间限域效应得到粒径尺寸均一、分散较好的Bi纳米颗粒，同时又有效的抑制了Ti₃C₂的堆叠。

技术领域

本发明涉及一种Bi@Ti₃C₂/g-C₃N₄复合材料及其制备方法，属于光催化制剂领域。

背景技术

MXenes是一类新型的二维(2D)早期过渡金属碳化物/碳氮化物材料，自2011年Gogotsi 及其同事发现以来，引起了人们极大的研究兴趣。由于其良好的导电性、亲水性和稳定性，氙在电化学超级电容器、电池、光催化等领域得到了广泛的研究。近年来，Ti₃C₂、Ti₂C、Nb₂C 等MXenes被研究作为光催化剂(如TiO₂、Ag₃PO₄、CdS、g-C₃N₄)的高效共催化剂用于水分解。理论研究表明：MXenes的氢吸附的吉布斯自由能(ΔGH)几种接近于零，因此这些MXenes被视为有效电催化剂，并通过实验验证了这类催化剂的电催化析氢活性。其中，Ti₃C₂Mxene已被广泛研究，与半导体催化剂形成肖特基结，可以作为一种有效的光催化制氢助催化剂，形成Ti₃C₂和半导体界面，极大地促进光诱导电子和空穴的分离。研究表明Ti₃C₂可以显著促进光催化氢气的生产性能(λ≥420nm)。H₂产生量和表观量子效率(AQE)cd/Ti₃C₂混合光催化剂可能达到14342μmol/(h·g)和40.1％，分别可以归因于导电性好和肖特基结的形成。

目前，采用HF制备的MXene容易形成层状堆垛结构，通过TEM观察可知每层堆垛又由若干单层MXene组成，相邻的MXene纳米片层间存在较强的范德华力，因此片层间的聚集和堆叠往往是不可避免的，这些都严重降低了MXene片层的电化学利用率。但是这样制得的MXene，由于干燥过程中的毛细效应和静电作用力，导致在堆垛的边缘处形成“塌缩”结构，从而减小了MXene的比表面积。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明选择Ti₃C₂作为助催化剂，并通过Bi纳米粒子插层形成一种双助催化剂(Bi@Ti₃C₂)；通过2种助催化剂的之间的协同作用，提升了助催化能力。