[发明专利]一种基于二维MXene上原位生长TiO2

说明书

本发明公开了一种基于二维MXene上原位生长TiO₂异相结的复合材料的制备方法，本发明以Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x为钛源，采用低能耗、操作简易的水热法在Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x上原位生长TiO₂，一步制得具有异相结和异质结的复合材料，显著提高了光生载流子的分离效率，使光生电子‑空穴对不仅在TiO₂与Ti₃C₂T_x或Ti₂CT_x的异质结界面发生迁移，还在金红石相TiO₂和锐钛矿相TiO₂的异相结界面发生迁移，从而提高复合材料的量子效率，使其光催化活性大幅提升。本发明制备的复合材料具有优异的光催化活性，是一种优良的光催化剂。

技术领域

本发明属于光催化复合材料技术领域，尤其涉及一种基于二维MXene上原位生长TiO₂异相结的复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

MXene，是类石墨烯(Graphene)二维过渡金属碳(氮)化物的统称，目前一般以三元陶瓷材料MAX相为前驱体，通过液相刻蚀法来制备。由于前驱体 MAX相种类丰富，目前已报道合成的MXene有二十多种，包括“21”型 (Ti₂CT_x，Nb₂CT_x，V₂CT_x)、“32”型(如Ti₃C₂T_x，Zr₃C₂T_x)和“43”型(如Ti₄N₃T_x， Nb₄C₃T_x)等(T表示表面吸附基团)。

Ti₃C₂T_x是一种钛基MXene，由于其具有优良的导电性和独特的理化性质，已经成为国际材料化学界关注的焦点。近期有研究将Ti₃C₂T_x应用于锂离子电池电极材料和超级电容器材料。二氧化钛(TiO₂)是一种白色的两性氧化物，具有良好的光响应、低成本、环境友好和化学性能稳定等优点，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化妆品、光催化等工业领域。