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TiO2/MXene纳米复合材料的可控制备及在光催化和电化学中的应用研究进展

2021-08-13李华鹏董旭晟周国伟

材料工程 2021年8期
关键词:复合材料

李华鹏,董旭晟,孙 彬,周国伟

(1 齐鲁工业大学(山东省科学院) 化学与化工学院,济南 250353;2 齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省高校轻工精细化学品重点实验室,济南 250353)

在众多的半导体材料中,TiO2纳米材料因其良好的化学稳定性、低成本、无毒以及独特的光电性质[1-3],在光催化、太阳能电池和电化学等领域中具有重要的应用[4-6],对TiO2纳米材料的研究和应用一直以来是材料科学研究的热点。但是,本体TiO2纳米材料存在着带隙较宽、光生载流子复合速率高和电子迁移率低以及在电化学应用中导电性差和理论电容低等问题,这些问题严重限制了TiO2纳米材料的应用[7-8]。

为了解决上述问题,近年来科研工作者探索了一些改进方法,如形貌调控、金属/非金属掺杂和构建复合材料等[9-10]。二维材料因其特殊的结构和物理化学性质而被广泛研究,二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXene, Mn+1XnTx)是继石墨烯之后而被广泛研究的一种新型二维材料,其展现出独特的二维层状结构、优良的机械强度、高的载流子迁移率、高的金属导电性、组分灵活可调、层数厚度可控以及表面端基可调控能带结构等特性,因而被广泛地应用于储能、催化、透明电子器件、传感器、复合材料增强体、重金属和染料的吸附等领域[11-14]。基于MXene优异的性能,将其与TiO2纳米材料复合构建TiO2/MXene复合材料,通过TiO2与MXene的协同作用可以有效地提高体系的导电性、光生载流子的分离效率和电子迁移率,对进一步提高其性能具有重要的意义。……

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