[发明专利]一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，先通过原位水热氧化方法，在单层Ti₃C₂T_x边缘生长(001)面暴露的TiO₂；然后通过退火处理，增加Ti₃C₂T_x表面氧基团的含量；得到Ti₃C₂O/(001)TiO₂，即为氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将单层Ti₃C₂T_x和NaBF₄加入稀HCl中溶解后，进行原位水热氧化反应，实现在单层Ti₃C₂T_x边缘生长(001)面暴露的TiO₂；反应结束后待体系冷却至室温，收集产物；将所得产物经洗涤、离心、干燥后，得到分散均匀的粉末；

将所得粉末通过加热进行退火处理，实现Ti₃C₂T_x表面基团的可控氧化。

3.根据权利要求2所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，单层Ti₃C₂T_x、氟硼酸钠和稀HCl的反应投料比为0.1～0.3g：0.165～0.495g：40～60mL；

其中，稀HCl的浓度为0.5～2mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，原位水热氧化反应的温度为120～200℃，反应时间为8～20小时。

5.根据权利要求1所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，退火处理的温度为250～450℃，退火时间为0.5～2小时。

6.根据权利要求1所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，单层Ti₃C₂T_x通过以下步骤制得：

将LiF和浓HCl混合均匀，得到刻蚀溶液；将Ti₃AlC₂于所得刻蚀溶液中通过化学刻蚀去除Al层，刻蚀结束后洗涤至中性，得到多层Ti₃C₂T_x；

将所得多层Ti₃C₂T_x溶解于水中后，在惰性气氛中超声处理进行分层，得到分散体系；将所得分散体系经离心处理，收集上层悬浮液，将所得上层悬浮液经冷冻干燥，获得单层Ti₃C₂T_x。

7.根据权利要求6所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，LiF、浓HCl和Ti₃AlC₂的反应投料比为1～3g：40～70mL：1～3g；

其中，浓HCl的浓度为9～12mol/L。

8.根据权利要求6所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，化学刻蚀的操作参数包括：

在搅拌条件下，刻蚀温度为30～40℃，刻蚀时间为24～48小时。

9.根据权利要求6所述的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，将所得多层Ti₃C₂T_x溶解于水中后，在惰性气氛中超声处理1.5～3小时进行分层。

10.采用权利要求1～9任意一项所述制备方法制得的一种氧封端单层碳化钛复合二氧化钛光催化剂。