晶面选择曝露的TiO_2/2D-Ti_3C_2光催化剂的制备及其界面电荷转移特性

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• 英文论文题名：Preparation and interfacial charge transfer properties of TiO_2/Ti_3C_2 photocatalyst using two dimensional carbide as the carrier
• 论文作者：彭超 ; 余皓 ; 王红娟 ; 彭峰
• 英文论文作者：Chao Peng ; Hao Yu ; Hongjuan Wang ; Feng Peng ; School of Chemistry and Chemical Engineering ; South China University of Technology
• 年：2016
• 作者机构：华南理工大学化学与化工学院;
• 论文关键词：Ti_3C_2/TiO_2 ; 光催化 ; 肖特基结 ; 空穴捕捉 ; 界面电荷分离
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第十五分会：表界面结构调控与催化
• 语种：中文
• 分类号：O643.36;O644.1
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第十五分会 ; 表界面结构调控与催化
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：232k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

以Ti_3C_2Tx(T代表表面官能团)为代表的二维过渡金属碳化物不仅具有独特的形貌,更兼有良好的导电性、磁性、热电性能和吸附性能,自从其诞生之日起就吸引了材料化学家们的广泛关注[1]。最近的理论研究表明Ti_3C_2(OH)2是一种具有超低功函数的材料。本研究以层状Ti_3C_2Tx为钛源,在该材料上分别原位生长出anatase(001)TiO_2[2]和rutile(111)TiO_2,得到Ti_3C_2/TiO_2复合材料。anatase(001)TiO_2/Ti_3C_2可高效催化水中有机染料分解[2];将rutile(111)TiO_2/Ti_3C_2氢化可形成良好的可见光催化剂。研究了该复合材料的形貌演变规律与生长机理,通过理论计算研究了Ti_3C_2与TiO_2界面结构。TiO_2与Ti_3C_2Tx间形成界面肖特基结使光生空穴从TiO_2价带转移到具有超低功函数的Ti_3C_2(OH)2上,形成了一个有效分离光生电子和空穴的通道,有效抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高光催化活性。
Effectively harvesting light to generate long-lived charge carriers to suppress the recombination of electrons and holes is crucial for photocatalytic reactions.Exposing the highly active facets has been regarded as a powerful approach to high performance photo-catalysts.Herein,hybrids of Ti_3C_2/anatase(001) TiO_2 and Ti_3C_2/rutile(111)TiO_2 were synthesized and applied to photocatalytic reaction.The highly active facets of TiO_2 afford high-efficiency photo-generation of electron-hole pairs,meanwhile the carrier separation is substantially promoted by the hole trapping effect by the interfacial Schottky junction with 2D Ti_3C_2 acting as a reservoir of holes.

引文

[1]Naguib M,Mochalin V N,Barsoum M W,et al.25th Anniversary Article:MXenes:A New Family of Two‐Dimensional Materials.Advanced Materials,2014,26(7):992-1005.
    [2]Peng C,Yang X,Li Y,et al.Hybrids of Two-Dimensional Ti3C2 and Ti O2 Exposing{001}Facets toward Enhanced Photocatalytic Activity.ACS Applied Materials&Interfaces,2016,8(9):6051-6060.