Ti_(3)C_(2)MXene纳米片上原位生长的Cd_(0.5)Zn_(0.5)S纳米棒实现高效可见光催化析氢

1

作者 李钦 张慧慧 +3 位作者 顾华军 崔园园 高瑞华 戴维林 《物理化学学报》 北大核心 2025年第4期70-80,共11页

在能源短缺和环保优先的背景下,光催化制氢是将太阳能转化为化学能的重要途径之一。有效提高光生载流子的分离效率对于设计具有优异析氢活性的光催化剂至关重要。本研究采用一步原位水热法构建了由Cd_(0.5)Zn_(0.5)S纳米棒和Ti_(3)C_(2)... 在能源短缺和环保优先的背景下,光催化制氢是将太阳能转化为化学能的重要途径之一。有效提高光生载流子的分离效率对于设计具有优异析氢活性的光催化剂至关重要。本研究采用一步原位水热法构建了由Cd_(0.5)Zn_(0.5)S纳米棒和Ti_(3)C_(2)MXene纳米片组成的二元异质结光催化剂。当Ti_(3)C_(2)MXene的含量为0.5 wt%(质量分数)时,光催化产氢的最大速率为15.56 mmol·g^(-1)·h^(-1),是纯Cd_(0.5)Zn_(0.5)S的2.56倍。经过5次催化循环后,光催化活性没有显著下降。该材料在350 nm紫外光下展现出最高的AQE为18.4%。此外,基于X射线光电子能谱(XPS)、原位光照XPS、飞秒瞬态吸收光谱、密度泛函理论(DFT)计算和光催化活性实验,我们提出了MXene/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S复合材料的电荷转移和光催化制氢机理。我们的研究表明,引入不含贵金属的MXene材料可以有效地帮助光生电子的转移。这项工作展示了MXene材料在构建高效低成本的制氢光催化剂方面的潜力。 展开更多

关键词 Cd_(1-x)ZnxS纳米棒 光催化 析氢 ti_(3)C_(2)-MXene纳米片 异质结

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Ti_(2)SnC纳米片增强PTFE基复合材料的摩擦磨损性能 被引量：3

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作者 吴海江 朱家乐 +1 位作者 杨丹 许剑光 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1141-1146,共6页

为探讨Ti_(2)SnC纳米片含量对聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料摩擦磨损性能的影响。采用超声剥离Ti_(2)SnC块体材料的方法获得了Ti_(2)SnC纳米片,并以此为原料通过冷压烧结的方法制备了Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料。研究了Ti_(2)SnC纳米... 为探讨Ti_(2)SnC纳米片含量对聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料摩擦磨损性能的影响。采用超声剥离Ti_(2)SnC块体材料的方法获得了Ti_(2)SnC纳米片,并以此为原料通过冷压烧结的方法制备了Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料。研究了Ti_(2)SnC纳米片含量对复合材料硬度和相同载荷下摩擦磨损性能的影响,以及不同载荷对纯PTFE和10%(质量分数)Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,相比于纯PTFE材料,复合材料的硬度随Ti_(2)SnC纳米片含量的增加而增加,其中10%(质量分数)Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料维氏硬度达到了12.5,增长了17.9%。在载荷为20 N时,复合材料的摩擦系数和磨损率随Ti_(2)SnC纳米片含量的增加而减小,相比于纯PTFE材料,10%(质量分数)Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料摩擦系数降低了34.7%,磨损率降低了80.6%;载荷增加后,与纯PTFE相反,10%(质量分数)Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料的摩擦系数和磨损率随载荷增加而减小;当载荷增加到80 N时,相比于纯PTFE材料,10%(质量分数)Ti_(2)SnC纳米片/PTFE复合材料的摩擦系数降低了69.4%,磨损率降低了99.4%。Ti_(2)SnC纳米片表现出优秀的润滑性,加入PTFE后制备的复合材料的磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主,纯PTFE材料则以粘着磨损为主。 展开更多

关键词 ti_(2)snc纳米片 聚四氟乙烯 复合材料 摩擦磨损 硬度

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Pt NPs/Ti_(3)C_(2)T_x改性玻碳电极灵敏检测一氧化氮

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作者 李鑫 邹娜 +2 位作者 高习贵 李彦欣 王学亮 《现代化工》 北大核心 2025年第9期247-251,共5页

一氧化氮(NO)在许多生理过程中起着关键作用,灵敏检测其含量具有重要生物医学意义。采用滴涂Ti_(3)C_(2)T_x纳米片修饰于玻碳电极(GCE)表面,再电聚合铂纳米粒子(Pt NPs)后构筑了Pt NPs/Ti_(3)C_(2)T_x/GCE,并采用循环伏安法(CV)表征电极... 一氧化氮(NO)在许多生理过程中起着关键作用,灵敏检测其含量具有重要生物医学意义。采用滴涂Ti_(3)C_(2)T_x纳米片修饰于玻碳电极(GCE)表面,再电聚合铂纳米粒子(Pt NPs)后构筑了Pt NPs/Ti_(3)C_(2)T_x/GCE,并采用循环伏安法(CV)表征电极,差分脉冲伏安法(DPV)考察了NO在修饰电极上的电化学行为。Pt NPs/Ti_(3)C_(2)T_x显示了良好催化活性。进一步优化检测条件,在pH为7.4磷酸缓冲液中,+0.70 V电压下记录i-t曲线,氧化峰电流值与NO浓度在0.9~15.3μmol/L范围内有较好线性关系,R~2为0.994 1,该方法的检出限为0.012μmol/L。 展开更多

关键词 Pt NPs ti_(3)C_(2)T_x纳米片 玻碳电极 一氧化氮

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1D Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒/2D Ti_3C_(2)纳米片肖特基异质结的构建及光催化产氢性能研究 被引量：23

4

作者 姜志民 陈晴 +3 位作者 郑巧清 沈荣晨 张鹏 李鑫 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第6期180-190,共11页

开发低成本的半导体光催化剂以实现可见光下高效、持久的光催化分解水产氢化是一个非常具有挑战性的课题。近年来,1D Mn_xCd_(1-x)S纳米结构由于载流子扩散路径短,长径比高,具有优异的光吸收、电荷分离和H_(2)析出活性,而广泛地应用在... 开发低成本的半导体光催化剂以实现可见光下高效、持久的光催化分解水产氢化是一个非常具有挑战性的课题。近年来,1D Mn_xCd_(1-x)S纳米结构由于载流子扩散路径短,长径比高,具有优异的光吸收、电荷分离和H_(2)析出活性,而广泛地应用在光催化H_(2)析出应用中。然而,单一的Mn_xCd_(1-x)S光催化剂仍然存在着一些缺点,如光生电子-空穴对的快速复合和量子效率低等。为了进一步促进光生电荷载流子的分离和H_(2)释放动力学,采用原位溶剂热法合成了Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒(MCSNRs)和Ti_3C_(2)MXene纳米片(NSs)之间的1D/2D肖特基异质结。采用各种表征方法深入地研究了金属Ti_3C_(2)MXene NSs在Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒上促进光催化H_(2)进化的关键作用和潜在机制。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、元素分布图和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,证实成功地构建了低成本的肖特基杂质结,并将其应用于光催化产氢反应中。此外,在Na_(2)SO_3和Na_(2)S混合牺牲剂溶液中,进行了光催化析氢反应。优化后的1D/2D肖特基异质结的最高析氢速率为15.73 mmol·g^(-1)·h^(-1),比纯MCS NRs(2.34 mmol·g^(-1)·h^(-1))高6.72倍。在420nm处获得了19.6%的表观量子效率(AQE)。稳定性测试结果表明,二元光催化剂具有良好的光催化稳性性及广阔的应用前景。更有趣的是,紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应和极化曲线谱都清楚地证实了MCS NRs和Ti_3C_(2)MXene纳米片之间的有效电荷分离。线性扫描伏安法(LSV)也表明,MXene助催化剂的加入可以显著降低纯MCS NRs的过电位,证实2D Ti_3C_(2)NSs可以作为电子导电桥梁,改善H_(2)析出动力学。总之,金属Ti_3C_(2)MXene NSs和MCS NRs之间的2D/1D杂化肖特基异质结不仅可以大大改善光生电子和空穴的分离,而且可以减少H_(2)析出过电位,从而显著提高光催化产氢活性。希望本文的研究能为低成本肖特基异质结的构建提供新的思路,为光催化H_(2)生产的实际应用提供参考。 展开更多

关键词 光催化产氢 1D Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒 ti_3C_(2)Mxene纳米片 2D/1D肖特结 太阳燃料

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新型锂电池负极Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片的合成及性能 被引量：2

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作者 王艳红 葛昊 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2022年第10期61-66,共6页

锂离子电池负极材料Li_(4)Ti_(5)O_(12)由于具有独特的结构稳定性和突出的安全性而被广泛研究。然而,较差的高倍率性能严重限制了其在动力锂离子电池中的应用。为了进一步提升Li_(4)Ti_(5)O_(12)负极材料的倍率性能,采用一种便捷的水热... 锂离子电池负极材料Li_(4)Ti_(5)O_(12)由于具有独特的结构稳定性和突出的安全性而被广泛研究。然而,较差的高倍率性能严重限制了其在动力锂离子电池中的应用。为了进一步提升Li_(4)Ti_(5)O_(12)负极材料的倍率性能,采用一种便捷的水热法成功制备了新型Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片,为显著提高Li_(4)Ti_(5)O_(12)基复合材料的电化学性能提供了一种简便而有效的方法。所合成的Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片表现出优良的电化学性能:0.5C时,具有174 mAh/g的超高可逆容量;当倍率高达30C时,可逆容量超过140 mAh/g。新型锂电池负极Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片的研究将为设计开发满足日益增长的高功率储能需求的新型无碳负极材料提供新思路。 展开更多

关键词 Li_(4)ti_(5)O_(12) tiO_(2) 纳米片 锂离子电池

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单层MXene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应

6

作者 周庭艳 赵敏 +3 位作者 杨昆 贾维海 黄海深 吴波 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第1期92-97,共6页

二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属... 二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti_(2)N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti_(2)N-Sc、Ti_(2)N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti_(2)N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 MXene纳米片 第一性原理 ti_(2)N 电磁特性 过渡金属 掺杂 自旋极化率 ti_(2)N-Sc

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一步法合成二维Ti_(3)C_(2)及其电化学性能研究 被引量：4

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作者 居涛 李国辉 耿凤霞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期951-959,共9页

二维过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新型二维材料,可通过从MAX相前体中选择性刻蚀A原子层获得。在传统制备MXene的方法中,常用的刻蚀剂是氢氟酸。然而高浓度氢氟酸的使用,不可避免会带来安全问题,甚至破坏MXene的晶体结构,从而限制本... 二维过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新型二维材料,可通过从MAX相前体中选择性刻蚀A原子层获得。在传统制备MXene的方法中,常用的刻蚀剂是氢氟酸。然而高浓度氢氟酸的使用,不可避免会带来安全问题,甚至破坏MXene的晶体结构,从而限制本征物理化学性能。从典型的碳化物前体Ti_(3)AlC_(2)出发,使用NH_(4)BF_(4)作为刻蚀剂,有效降低体系中酸的使用量;在反应过程中,刻蚀A层的同时,NH_(4)^(+)进入堆垛层间,扩大层间距,弱化层间作用力。因此,仅通过简单手摇就可以实现高效剥离,得到具有完整晶体结构的二维Ti_(3)C_(2)。进一步测试了Ti_(3)C_(2)的电化学性能,结果显示,所得的Ti_(3)C_(2)具有优异的性能(扫描速率为5 mV·s^(-1)时为503 F·g^(-1))和循环稳定性(在5 A·g^(-1)下循环10^(4)次后电容保持率为95.8%)。本文为Ti_(3)C_(2)纳米片的合成及应用提供了新的思路。 展开更多

关键词 水热 纳米材料 合成 ti_(3)C_(2)纳米片 电化学 MXene

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Ti_(3)C_(2)T_(x)掺杂PEDOT:PSS提升蓝色量子点发光二极管性能

8

作者 梁珊珊 王允其 +2 位作者 张涵 王书杰 杜祖亮 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1315-1323,共9页

空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管(QLEDs)性能的关键因素。通过提升PEDOT:PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))具有较高的导电性、丰富的表面官能团及... 空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管(QLEDs)性能的关键因素。通过提升PEDOT:PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))具有较高的导电性、丰富的表面官能团及良好的亲水性等优点,有望通过掺杂提高PEDOT:PSS的电导率。本文采用HCl/LiF刻蚀法制备了单层Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片,并将其掺杂到PEDOT:PSS中制备了蓝色QLEDs器件。结果表明,当Ti_(3)C_(2)T_(x)的掺杂量为0.1%时,器件的最大外量子效率和电流效率分别达到15.2%和14.42 cd·A^(-1),与参比器件的9.09%和7.68 cd·A^(-1)相比,分别提高了67%和87%。Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对蓝色QLEDs器件性能提升有两个作用,一方面诱导PEDOT的构型从苯态到喹啉态转变,形成紧密堆积的大尺寸PEDOT纳米晶,并将这些导电纳米晶连接起来,构筑了新的电荷传输通道,提高了复合层的电导率;另一方面,通过掺杂实现了PEDOT:PSS功函数的调节,提升了蓝色QLEDs器件的空穴注入效率。 展开更多

关键词 ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片 蓝色量子点发光二极管 空穴注入 能级调控

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N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料的原位合成及其光催化性能 被引量：3

9

作者 张倩 王英迪 +2 位作者 高峰 董玉明 刘湘 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期525-532,共8页

以钛碳化铝、氢氟酸、氟硼酸钠为原料,尿素为氮源,通过简单的溶剂热反应,在高导电性的Ti_(3)C_(2)MXenes(二维过渡金属碳化钛)纳米片上原位生长氮元素掺杂的TiO_(2)纳米片,合成了二维N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料。采用XRD、SEM、TEM... 以钛碳化铝、氢氟酸、氟硼酸钠为原料,尿素为氮源,通过简单的溶剂热反应,在高导电性的Ti_(3)C_(2)MXenes(二维过渡金属碳化钛)纳米片上原位生长氮元素掺杂的TiO_(2)纳米片,合成了二维N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS、PL对其进行了结构表征。结果表明,在可见光照射下,N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料对罗丹明B(Rh B)的降解速率是纯TiO_(2)的6.94倍,在150 min内,Rh B降解率达到96.3%。N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料较好的光催化降解性能主要归因于氮元素的掺杂缩小了TiO_(2)的带隙,将光响应范围扩展到可见光区域。同时,TiO_(2)纳米片的原位生长使其与具有优异电导率的Ti_(3)C_(2)MXenes纳米片形成了紧密的接触界面,促进了光生载流子的分离和迁移。·O_(2)和·OH是N-TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料光催化降解Rh B的主要活性物种。此外,该复合材料具有良好的稳定性和可重复利用性。 展开更多

关键词 tiO_(2)纳米片 元素掺杂 二维过渡金属ti_(3)C_(2) 可见光催化 降解 罗丹明B 功能材料

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基于α-Al_(2)O_(3)载体管的新型MXene膜异丙醇脱水性能 被引量：1

10

作者 张国春 周志辉 吴红丹 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5381-5389,共9页

二维过渡金属碳(氮)化合物MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))因其亲水性且层间距可调在膜分离领域得到了广泛关注,但层流状MXene膜易从基底上剥离,因而选取合适的基底材料并增加MXene膜与基底材料的黏附性是其工业应用的关键。以大孔α-Al_(2)O_... 二维过渡金属碳(氮)化合物MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))因其亲水性且层间距可调在膜分离领域得到了广泛关注,但层流状MXene膜易从基底上剥离,因而选取合适的基底材料并增加MXene膜与基底材料的黏附性是其工业应用的关键。以大孔α-Al_(2)O_(3)陶瓷管为载体,采用α-Al_(2)O_(3)颗粒和SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶对其进行修饰,通过自交联反应制备得到MXene渗透汽化分离膜材料。探究了Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片负载量、异丙醇浓度、运行温度对MXene膜在异丙醇/水体系中渗透汽化分离性能的影响。结果表明:MXene纳米片形成的层状结构有利于阻隔大直径的异丙醇分子通过层间孔道,当MXene纳米片负载量为1.97mg/cm^(2)时,MXene膜在55℃对质量分数为90%的异丙醇/水溶液表现出较高的脱水性能,其渗透侧含水率为95.51%,通量可达485.13g/(m^(2)·h)。基于大孔α-Al_(2)O_(3)载体管的新型MXene膜结构稳定,分离性能良好,在渗透汽化有机溶剂脱水方面具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 二维过渡金属碳(氮)化合物 ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片 α-Al_(2)O_(3)载体管 渗透汽化 异丙醇 分离

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直接热处理法制备R-TiO_(2)晶须及其生长机制研究

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作者 郭林秀 盖建丽 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期65-72,共8页

一维金红石型纳米二氧化钛(R-TiO_(2))由于其特殊的结构,在可再生清洁能源领域被广泛研究和应用。本文以Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体块体材料为基体,研究了Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体中的Al含量、环境因素对R-TiO_(2)纳米晶... 一维金红石型纳米二氧化钛(R-TiO_(2))由于其特殊的结构,在可再生清洁能源领域被广泛研究和应用。本文以Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体块体材料为基体,研究了Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体中的Al含量、环境因素对R-TiO_(2)纳米晶须生长的影响。表明,随Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体中的Al含量的增加,R-TiO_(2)长晶须逐渐生成,当x≥0.25时,表面排成列或扎堆生成约2μm的R-TiO_(2)长晶须;而纳米晶须随着O含量的增加生成量减少;升高温度,样品表面会生成α-Al_(2)O_(3)纳米片(x≥0.5时)。因此,Ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2)固溶体在800℃、100 Pa条件下直接热处理成功制备出R-TiO_(2)纳米晶须,开发了一种简单且环境友好的方法。 展开更多

关键词 tiO2 ti_(3)Si_(1-x)Al_(x)C_(2) Al_(2)O_(3) 纳米晶须 纳米片

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