[发明专利]一种利用Ti基MOF原位衍生合成TiO2有效

专利信息
申请号: 202010825596.4 申请日: 2020-08-17
公开(公告)号: CN111841592B 公开(公告)日: 2023-01-06
发明(设计)人: 董鹏玉;毛健;奚新国;杨秀丽;蒋金辉;关荣锋;谢明华 申请(专利权)人: 盐城工学院
主分类号: B01J27/22 分类号: B01J27/22;C01B3/04
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 殷星
地址: 224051 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 ti mof 原位 衍生 合成 tio base sub
【说明书】:

发明公开了一种利用Ti基MOF原位衍生合成TiO2‑Ti3C2Tx复合光催化剂及其应用。通过先合成前驱体Ti基MOF,再利用Ti基MOF中的Ti、O、C、H等元素在高温高压的水热条件下重新结晶一步原位衍生合成TiO2‑Ti3C2Tx复合光催化剂,合成的复合光催化剂中TiO2与Ti3C2Tx两相界面接触非常紧密,结构新颖,有利于光生载流子在界面处的迁移和传输。本发明TiO2‑Ti3C2Tx复合光催化剂光解水产氢效率达到0.254 mmol•g‑1•h‑1,是商用TiO2光解水产氢效率的7.5倍,具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光解水制氢技术领域,具体涉及一种利用Ti基MOF原位衍生合成TiO2-Ti3C2Tx复合光催化剂及其应用。

背景技术

作为清洁能源中的一种,氢能因其具有高燃烧值、高效率和环境友好的特点而被人们认为是解决能源危机和环境问题的最理想替代能源之一。然而,目前氢气的大规模获取主要来自于煤、石油与天然气的重整,这种产氢方式虽然工艺成熟但成本高昂、污染环境,因而寻求绿色、经济、环保的产氢方法势在必行。与此同时,因为具有清洁无污染、分布广泛、取之不尽和用之不竭的优点,太阳能越来越受到人们的重视并开始在现有的能源结构中扮演重要的角色。因此,利用太阳能光催化分解水产氢将是人类未来大规模获取氢能的最佳途径之一(Chem. Rev., 110 (2010) 6503-6570)。

TiO2光催化剂因具有氧化效率高、无毒、光稳定性好、成本低以及绿色环保等优点受到了广大科研人员的关注,但是TiO2光催化剂电子-空穴对复合率高以及太阳光利用率低等问题导致其难以被大规模应用。

过渡金属碳化物或碳氮化物(MXene)是一种新型的二维材料(AdvancedMaterials, 2014, 26(7): 992-1005),通式为Mn+1XnTx(n=1-3),其中M表示过渡金属,X为碳或碳氮,Tx代表表面官能团(-OH、-F或-O)。其中,Ti3C2Tx是一种典型的MXene二维纳米材料,Tx代表表面基团(如羟基、氧或氟)。通过氢氟酸(HF)处理Ti3AlC2前驱体得到的Ti3C2Tx具有典型的手风琴结构,由多层的Ti3C2Tx堆叠而成,标记为ML-Ti3C2;通过盐酸(HCl)和氟化锂(LiF)混合液处理Ti3AlC2前驱体并经过超声插层处理得到的Ti3C2Tx由一层或几层Ti3C2Tx组成,标记为DL-Ti3C2。总体来讲,Ti3C2Tx具有独特的类石墨烯二维层状结构、高导电率、高比表面积、亲水性表面以及丰富的表面官能团等优点,是一种高效的助催化剂。

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