二维层状Ti3C2基复合材料的制备及其光催化性能研究

作     者：陈丹丹 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李燕

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：Ti3C2 复合材料 光催化 降解 

摘      要：设计具有高效载流子迁移界面的复合材料是目前光催化材料的研究重点。本研究提出将铋氧碘系(Bix Oy Iz)半导体光催化剂与二维TiC MXenes材料复合制备肖特基型TiC基复合材料,通过异质结的界面作用辅助光生电子迁移以增强复合材料光催化性能。研究结果显示:(1)通过水热法合成TiC/Bi OIO复合材料,在乙醇辅助热还原的条件下成功制备富缺陷态的TiC/Bi OIO复合光催化剂。借助XRD、SEM、TEM、XPS、EPR、UV-vis和PL等表征手段对样品的进行表征。在紫外-可见光照射下研究富缺陷态TiC/Bi OIO复合材料的光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明:富缺陷态TiC/Bi OIO复合材料在光照0.5 h后的最佳降解率达到96.8%。通过产生I的缺陷能级,Bi OIO光响应从紫外光区域拓宽到可见光区域。同时,氧空位(OVs)捕获激发电子后将其迁移至TiC的费米能级参与光催化还原反应。(2)通过超声沉淀法合成TiC/BiOI肖特基型异质结光催化剂。采用XRD、SEM,EDS-mapping、TEM、BET、UV-vis、FL和LC-MS等表征手段对样品的结构、形貌、比表面积、光吸收能力和光催化过程中产生的中间体进行了表征。在LED光照射下研究TiC/BiOI复合材料对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:TiC/BiOI复合材料在LED光照射2h降解94.99%的MO。通过形成肖特基异质结可以有效调节样品的电子空穴分离效率和带隙能,从而改善半导体光催化活性。(3)通过超声沉淀法合成肖特基型TiC/Bi OI异质结光催化剂。之后借助XRD、SEM、UV-vis、FT-IR、FL对样品进行了表征。6wt%TiC/Bi OI复合材料在紫外-可见光照0.5 h后对MO的最佳降解率达到91.6%。Bi OI的CB电位比TiC的费米能级更负,所以Bi OI和TiC之间的紧密接触导致电子从Bi OI转移到TiC,直到费米能级达到平衡。由于Bi OI与TiC接触表面上的空间电荷区形成内建电场,肖特基结充当电子陷阱,有效地捕获光生电子。这为设计具有高效界面电荷转移异质结构的光催化剂提供了指导。图[44]表[6]参[164]