[發(fā)明專利]納米Ru修飾的TiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910162328.6
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109967104B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余皓;李肖瑤;曹永海;王紅娟;楊光星
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;C01B3/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 郭煒綿

本發(fā)明公開了一種納米Ru修飾的TiO₂?Ti₃C₂光催化劑及制法，包括下述步驟：把二維層狀Ti₃C₂與釕鹽水溶液混合，在惰性氣氛保護下攪拌3～6h，然后離心分離，得到Ti₃C₂/Ru粉末；將Ti₃C₂/Ru粉末與氟硼酸鈉加入鹽酸中，升溫至180～220℃，密閉反應(yīng)10～32h，制得TiO₂?Ti₃C₂/Ru三元體系光催化劑。本發(fā)明方法制備的TiO₂?Ti₃C₂/Ru復(fù)合光催化劑，其擁有獨特的結(jié)構(gòu)，即金屬Ru唯獨負載在Ti₃C₂載體上，TiO₂半導(dǎo)體上不存在金屬Ru，達到了分離產(chǎn)氫位點(Ru)和光催化半導(dǎo)體(TiO₂)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及TiO₂-Ti₃C₂/Ru復(fù)合光催化劑及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

目前利用太陽能的方法主要有光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換等。光催化分解水制氫是太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)換的重要組成部分，而且氫氣也是一種重要的清潔能源。

2011年，Naguib等發(fā)現(xiàn)一種新型的類石墨烯二維材料。該材料為二維過渡金屬碳化物，是經(jīng)氫氟酸(HF)刻蝕三元陶瓷材料MAX的A層制備得到的，命名為MXene。MXene具有獨特的形貌和結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)性能和較高的載流子遷移率，在報道之后引起了廣泛關(guān)注。并且MXene表面具有豐富的功能基團 (-F、-OH和-O)，對MXene的電子特性具有極大的影響，可通過調(diào)節(jié)表面功能基團的組成對電子特性進行調(diào)控，這為構(gòu)筑MXene基復(fù)合催化劑并進一步調(diào)控催化劑的性能提供了可能性。經(jīng)由HF刻蝕處理得到的MXene表面有大量的 -OH，使得該類MXene具有良好的親水性。Ti₃C₂X₂的電導(dǎo)率略低于炭黑和 Ti₃AlC₂，但明顯高于活性炭。

TiO₂是研究最多的半導(dǎo)體材料光催化劑之一，具有光催化效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但其光生電子空穴復(fù)合率仍然很高。助催化劑的加入有助于分離光生電子和空穴，提高光催化活性。但是目前助催化劑仍然存在許多問題，如助催化劑的導(dǎo)電性較差，導(dǎo)致電子的傳遞效率不高；親水性能較差，導(dǎo)致催化劑不能與水分子充分接觸；助催化劑與半導(dǎo)體表面難以建立緊密的接觸界面，不利于光生電荷的傳遞和催化劑的穩(wěn)定性。MXene的二維形態(tài)與其導(dǎo)電性質(zhì)可能有利于其作為助催化劑與其他半導(dǎo)體材料結(jié)合，用于光生電子和空穴的分離，而其良好的親水性有利于催化劑與水分子的充分接觸，提高光解水產(chǎn)氫性能。經(jīng)過水熱原位生長的得到的TiO₂/Ti₃C₂復(fù)合材料中，TiO₂和Ti₃C₂界面可形成異質(zhì)結(jié)，有利于光生電子的傳遞。

專利CN107159286A中使用0.01M HNO₃作為氧化劑和溶劑，在160℃下水熱反應(yīng)12h，原位生長TiO₂，將所得樣品在300℃加熱1-2h，得到Ti₃C₂/TiO₂復(fù)合材料。