[发明专利]一种Ti3

说明书

本发明属于光电材料领域，公开了一种Ti₃C₂T_x‑TiO₂复合材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：将层状Ti₃C₂T_x Mxene粉末分散到水中，搅拌，然后加入过氧化氢溶液在80～120℃搅拌反应1～3h；然后将反应后的混合液进行超声，洗涤并干燥，即得到Ti₃C₂T_x‑TiO₂复合材料；所述层状Ti₃C₂T_x Mxene粉末与H₂O₂的质量体积比为1：(0.3～0.9)g/mL。本发明通过控制Ti₃C₂T_x的氧化程度，得到具有高光电响应的复合材料。该复合材料具有良好的光电流响应，以及优异的稳定性，抗光腐蚀性。可用于制备检测芯片或者传感器。由此制备的光电传感器具有优异的稳定性和重复性。

技术领域

本发明属于光电材料领域，具体涉及一种Ti₃C₂T_x-TiO₂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前抗氧化性能评估已被食品、保健品、化妆品等行业列为主要研发方向，也是市场最重要的功能性诉求之一。抗氧化剂之间存在协同作用，拮抗作用，加和作用这三种相互作用，抗氧化剂之间协同作用的快速准确评价是科学利用抗氧化剂复配的基础，对食物营养搭配以及药物设计具有十分重要的意义。

在光电化学传感中，半导体受到光照激发，其中的电子从价带跃迁到导带，产生的空穴留在价带上，电子迅速通过导带到达电极上并产生光电流。当溶液中存在抗氧化剂时，光激发下价带上的空穴可瞬时被抗氧化剂所提供的电子填满，形成新的电子-空穴对，并进入下一轮光电激发-跃迁中，体系抗氧化剂浓度越高，参与反应的空穴就会越多，激发光电流也就越强。因此可以通过检测体系的光电流大小度量系统抗氧化剂总浓度，即实现体系抗氧化容量分析评估。对于抗氧化剂之间的协同作用而言，光电传感的测定更能够准确地得到总的抗氧化容量，直观明确地得出协同作用大小。光电传感的关键在于光电材料的选择，要求半导体的空穴既能与抗氧化剂反应，同时又要避免同常见干扰物种反应，尽量利用可见光激发，并且容易成膜复合修饰。因此寻找一种满足上述条件用于抗氧化剂抗氧化容量检测的光电材料的研究具有重要意义。

为了进一步增强光生电子和空穴的传输和分离效率，采用复合结构调控是一种有效的方式。复合光催化剂具有更宽的光响应范围，更大的比表面积和更多的活性位点，这促进光生载流子的分离与迁移，从而提升材料的光催化性能。处于内建电场，光生电子从一种催化剂的导带转移到另一种光催化剂的价带，并与价带的空穴复合。在导带的光生电子参与光催化还原反应，而在价带的光生空穴参与光催化氧化反应。MXenes是指过度金属碳化物、氮化物或碳氮化物，可用公式M_n+1X_nT_x表示,其中M代表过渡金属元素，X是碳和/或氮，Tx代表的是表面官能团(如-OH,-F,＝O)。一般而言,MXenes是通过选择性蚀刻MAX相中的A元素获得的，一般A元素是第三或第四主族元素。由于MXenes中的自由电子和表面末端的亲水基团，MXenes具有独特的金属导电性质，而通过氧化MXene可以原位生成TiO₂,两者可以构成异质结，增强光生载流子传输，用于光电抗氧化分析。因此，这是一种新奇的构筑异质结策略，因为不仅构建异质结去提高光激发电子和空穴分离效率，而且MXenes本身具有良好的导电性也有助于电子的传输。因此，Ti₃C₂T_x-TiO₂复合材料体系用于光电抗氧化分析的研究具有重要意义。而现有氧化碳化钛MXene制备Ti₃C₂T_x-TiO₂复合材料存在工艺流程复杂、耗时长、产品稳定性差等弊端。