N-TiO2/Ti3C2复合材料的原位合成及其光催化性能

来源：精细化工杂志2022年第3期北京时间：

作者：刘湘

摘要：以钛碳化铝、氢氟酸、氟硼酸钠为原料，以尿素为氮源，通过简单的溶剂热反应，在高导电性的Ti3C2 MXenes（二维过渡金属碳化物）纳米片上原位生长氮元素掺杂的TiO2纳米片，合成了二维N-TiO2/Ti3C2光催化复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪、光致发光光谱仪等对催化剂样品进行了结构表征。结果表明，在可见光照射下，N-TiO2/Ti3C2复合材料对罗丹明B（RhB）表现出较好的光催化降解性能，其降解速率是纯TiO2的8.41倍，在150min内，罗丹明B降解率达到96.3%。这主要是由于氮元素的掺杂缩小了TiO2的带隙，将光响应范围扩展到可见光区域。同时，TiO2纳米片的原位生长使其与具有优异电导率的Ti3C2 MXenes纳米片形成了紧密的接触界面，促进了光生载流子的分离和迁移。自由基捕获实验和电子自旋共振测试结果显示，•O2-和•OH是N-TiO2/Ti3C2光催化体系降解罗丹明B的主要活性物种。此外，N-TiO2/Ti3C2复合材料具有良好的稳定性和可重复利用性。

关键词：TiO2纳米片; 元素掺杂; Ti3C2 MXenes; 可见光催化; 降解; 罗丹明B

基金资助：国家自然科学基金项目（面上项目）