二维碳化钛的制备及其在光催化和光电化学的应用研究

发布时间：2024-06-02 10:51

　　能源和环境问题是人类长期关注的一个话题,而太阳光是一种清洁、高效、可再生的新型能源,利用光电化学技术和光催化技术可以将太阳能合理利用,因此,合适的半导体材料在光电化学和光催化技术中发挥着重要的作用。二维过渡金属碳化物(MXenes)是一种新型的类石墨烯材料,因其具有独特的层状结构和优越的物理和化学性质,在锂离子电池和超级电容器方面被广泛应用。但是,目前在光电催化分解水和光催化分解水方面的方面应用很少。本文以Ti₃C₂T_X为研究对象,研究了其作为主催化剂的光催化性能,并且将薄层Ti₃C₂T_X分别修饰到两种常用的半导体催化剂(α-Fe₂O₃和g-C₃N₄)来构建复合物,分别研究其光电催化分解水和光催化分解水性能,具体研究内容如下:(1)多层Ti₃C₂T_X和薄层Ti₃C₂

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1三种类型的MAX相得晶胞和晶体结构:(a)211,(b)312,和(c)413相[18]

ene的结构与性质Xene的结构X是一种三元陶瓷材料，通式为Mn+1AXn(n=1~3)，其中M为主要为第13或者14号元素，X为碳或者氮[16]。2011年，Na断的探索，创新性地利用高浓度的氢氟酸(HF)溶液，选择陶瓷材料，氢氟酸作为一种刻蚀剂，可以....

图1.2Ti3C2TX在不同溶剂下放置不同时间的分散情况情况

的状态是最稳定的[25]。但是，在现实的反应条件下，MXenes材料是否稳定仍然是一个问题。最近，研究者们基于MXenes材料的热稳定性已经做了很多研究，发现在加热过程中MXenes材料的组成和结构发生了变化。Li等人[26]将Ti2C纳米片在加热到500K时....

图1.3由MAX制得MXene相的制备流程图

图1.3由MAX制得MXene相的制备流程图[14]b等人继续研究，发现除了HF外，还可以使用强酸和含氟的盐以刻蚀MAX相生成MXene材料[38-40]。HCl和LiF可以反应选择性刻蚀A层原子，表明质子和氟离子的存在是刻蚀MAX的必要条件....

图1.4Ti3AlC2在二元电解液中的阳极刻蚀流程图

1.3.2其他方法现如今常用的制备单层的方法主要是利用氢氟酸或者含氟的物质来进行刻蚀和超声剥离。但是，氟基于的刻蚀剂具有强腐蚀性，毒性极大，操作起来有一定的危险性，限制了这个材料的实际应用，所以寻找一种简单、安全以及可操作性强且无氟的方法来制备单层的MXene材料具有重要意....

本文编号：3987191