【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化，具体涉及一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法。
技术介绍
1、光催化技术是一种生态友好型低碳技术，在解决环境污染和能源危机问题方面都具有重要应用前景。光催化技术工业化应用的前提是开发高效、经济、环保的催化剂，而半导体光催化剂的催化活性与光生载流子的产生、分离密切相关。基于单元半导体多存在光生载流子的复合速率快、光催化活性低、光响应范围窄等不足，可以利用表界面调控技术控制界面的能带结构、键合类型和接触面积，还可以加速光生电荷载流子的转移，从而获得高性能的催化剂。
2、钙钛矿型钛酸镉(cdtio3)作为一种n型宽带隙半导体氧化物，具有优异的介电、传感和光学性能[4–7]，被广泛用于气体传感器、电子元件、通信光学光纤等。由于cdtio3在室温下不具有铁电性，因此被研究的不够深入。此外，由于纯cdtio3的带隙较大，仅能被紫外光激发而驱动光催化反应，以及cdtio3中的电子-空穴的快速重组导致，价带空穴氧化能力较弱等问题，大大限制其在光催化方面的应用。利用高导电性材料与光催化剂负载，是实现光激发电子快速输运的有效方法。二维过渡金属碳化物ti3c2tx mxenes(t代表-o、-oh和-f等表面官能团)具有良好的金属导电性、亲水性、高比面积和优秀的可见光吸附性能，已被用作助催化剂，与氧化物、硫化物和磷化物等光催化剂结合构建异质结，在光催化环境净化和能源转化领域都有广泛应用。
3、利用构建异质结的技术策略，基于形成的cdtio3基异质结可以有效地抑制电子-空穴对的重
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，即现有cdtio3光催化剂所存在的带隙值大、紫外光驱动、催化效率不高、原料cdo有毒、合成温度较高等不足之处，提供一种ti3c2mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法。本专利技术采用edta络合、溶剂热法进行制备。将可溶性镉盐和络合剂edta-2na加入到去离子水中可得到edta-cd溶液，在磁力搅拌下，加入到钛酸四丁酯的乙醇溶液中，搅拌均匀后，用氢氧化钠调节溶液ph，再加入ti3c2 mxene，再进行溶剂热反应，即可获得具有较好良好可见光催化性能的ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂。通过本专利技术方法获得的光催化剂在可见光下对水中罗丹明b的降解率能达到76％，ti3c2 mxene/cdtio3弥补了cdtio3禁带宽度大、紫外光响应、光催化活性低等不足，且ti3c2mxene/cdtio3具有较好的稳定性，循环降解五次之后，依旧能保持良好的催化活性和稳定性。本专利技术方法经济、绿色，具有良好的工业应用前景。
2、需要说明的是，ti3c2 mxene是一种碳基纳米材料用来代替昂贵的金属，ti3c2mxene具有层状结构、高金属导电性、大比表面积和丰富的表面官能团等独特的性能，因此被认为是一种很有前途的光催化助催化剂。通常，在复合光催化剂中的ti3c2 mxene的主要功能被认为是光生电子受体，通过肖特基势垒促进光生电荷分离。
3、本专利技术以可溶性镉盐、edta-2na、钛酸四丁酯和ti3alc2为原料，采用溶剂热法合成了ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂。本专利技术合成的ti3c2mxene/cdtio3异质结光催化剂在可见光照射下表现出较好的光催化性能。
4、为实现以上技术效果，采用如下技术方案：
5、一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
6、步骤s1：将ti3alc2进行氢氟酸超声刻蚀去除al层，经抽滤、洗涤、干燥得到黑色的层状ti3c2 mxene；
7、步骤s2：准确称取可溶性镉盐，研磨后用去离子水溶解；将edta-2na·4h2o加入可溶性镉盐溶液中，将混合后的溶液置于常温下搅拌，得澄清透明edta-cd溶液；
8、步骤s3：将钛酸四丁酯加入到无水乙醇和冰醋酸的溶液中，搅拌下滴加步骤s2中所得澄清透明edta-cd溶液，再加入naoh调控溶液ph，搅拌下再将步骤s1中得到的ti3c2mxene加入其中，搅拌至混合均匀后，再进行溶剂热反应，反应完自然冷却至室温后抽滤、洗涤所得产品，用hcl溶液处理，洗涤至中性，干燥获得具有高效光催化性能的ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂。
9、进一步的，所述步骤s1中的氢氟酸浓度为40％，超声刻蚀处理时间为24h。
10、进一步的，所述步骤s2中研磨时间为15min；可溶性镉盐和络合剂edta-2na·4h2o的摩尔比为1:1。
11、进一步的，所述步骤s2中可溶性镉盐为硝酸镉、氯化镉、醋酸镉中的一种。
12、进一步的，所述步骤s3中洗涤条件为去离子水和无水乙醇交替洗涤数次至ph＝7。所述步骤s3中干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
13、进一步的，所述步骤s3中edta-cd、钛酸四丁酯和ti3c2 mxene的摩尔比为10:9:1，溶剂热反应温度为180℃，溶剂热反应时间为12h。
14、进一步的，所述步骤s3中搅拌时间均为15min；所述naoh溶液浓度为1.0mol·l-1。
15、进一步的，所述步骤s3中hcl溶液处理的具体方法为：抽滤、洗涤所得产品的滤饼用1mol·l-1的hcl溶液浸泡30min，干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
16、进一步的，所述步骤s3中洗涤条件为去离子水和无水乙醇交替洗涤数次至ph＝7。所述步骤s3中干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
17、进一步的，所述ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂中的cdtio3为尺寸均一的纳米颗粒，且所述cdtio3的粒径尺寸为30～35nm，其是一种结构稳定，分散性能较好的纳米复合材料。ti3c2 mxene/cdtio3异质结的可见光响应范围是400～800nm，具有良好的可见光催化降解染料的性能。
18、上述制备方法得到的ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂应用于可见光催化降解水中染料。
19、本专利技术的有益效果为：
20、1)本专利技术的ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂具有稳定的结构，良好的分散性等特点，有利于电子的传输，在可见光催化降解水中染料方面有着较好的性能。
21、2)本专利技术的制备方法简单、成本低廉、所制备的ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂在可见光照射下，具有较好的光催化降解染料的性能，在180min内对10mg·l-1罗丹明b的降解率达本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的氢氟酸浓度为40％，超声刻蚀处理时间为24h。
3.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中研磨时间为15min；可溶性镉盐和络合剂EDTA-2Na·4H2O的摩尔比为1:1。
4.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中可溶性镉盐为硝酸镉、氯化镉、醋酸镉中的一种。
5.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中洗涤条件为去离子水和无水乙醇交替洗涤数次至pH＝7；所述步骤S3中干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
6.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备
7.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中HCl溶液处理的具体方法为：抽滤、洗涤所得产品的滤饼用1mol·L-1的HCl溶液浸泡30min，干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
8.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中搅拌时间均为15min；所述NaOH溶液浓度为1.0mol·L-1。
9.如权利要求1中所述一种Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂中的CdTiO3为尺寸均一的纳米颗粒，且所述CdTiO3的粒径尺寸为30～35nm，所述Ti3C2MXene/CdTiO3异质结的可见光响应范围是400～800nm。
10.一种如权利要求1-9中任意一项制备方法制备得到的Ti3C2MXene/CdTiO3异质结光催化剂应用方法，其特征在于，所述Ti3C2 MXene/CdTiO3异质结光催化剂应用于可见光催化降解水中染料。
...【技术特征摘要】
1.一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1中所述一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的氢氟酸浓度为40％，超声刻蚀处理时间为24h。
3.如权利要求1中所述一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中研磨时间为15min；可溶性镉盐和络合剂edta-2na·4h2o的摩尔比为1:1。
4.如权利要求1中所述一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中可溶性镉盐为硝酸镉、氯化镉、醋酸镉中的一种。
5.如权利要求1中所述一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中洗涤条件为去离子水和无水乙醇交替洗涤数次至ph＝7；所述步骤s3中干燥温度为80℃，干燥时间为12h。
6.如权利要求1中所述一种ti3c2 mxene/cdtio3异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中edta-cd、钛酸四丁酯和ti3c2 mxene的摩尔...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，艾正宇，陈少杰，李昭，张天舒，田林，梁慧，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
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