文献综述
1概述1.1CsxWO3/MXene/TiO2复合材料MXene是一种类石墨烯二维结构的无机化合物,由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成,具有良好的物理化学性质,如高导电性、高比表面积,此外它的活性位点多,形貌结构独特,这些独特的性质使其在储能、电池、超级电容器和光催化方面具有良好的发展前景。
TiO2材料因其良好的化学稳定性、较低的成本、独特的光电性质,同时还无毒害作用,在光电领域有广阔的前景,但是作为一种比较早期的光催化材料,它存在的高的光生电子-空穴对复合速率、电子迁移率低、导电性差以及可逆容量低等问题又限制了它的应用,如果TiO2能够与MXene复合,既能显著增强TiO2的光电性能,又能解决MXene片层之间容易发生聚集和堆叠的问题。
由铯钨青铜制备而成的薄膜具有良好的近红外屏蔽性能和较高的可见光透过率,能够同时满足对采光和隔热的要求。
CsxWO3/MXene/TiO2复合材料在光催化方面有广阔的前景。
[1][2][3][4]1.2研究进展1.2.1光催化剂光催化剂是指在光照条件下能够产生强氧化性物质的材料,其强氧化性产物能够用于分解有机物、杀菌消毒等,在产生强氧化性物质的同时,光催化剂还能产生光生电子,可以用于催化产氢等。
最常见的光催化剂是二氧化钛,除此之外还有ZrO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS等,MXene是一种比较新的光催化材料,在2011年第一次被报道,最初应用于储能方面,之后在光催化方面也有很大的进展,其化学表达式为Mn 1XnTX,M是前过渡金属元素(如Sc、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo等);X代表碳或者氮元素,n=1,2,3;Tx为表面官能团(OH、F和O),现在已有Ti3C2Tx、Ti2C、Ti3CNx、TiVbC等二十几种MXene。
光催化剂面向领域广泛且前景广阔,受到众多研究者的追捧,在节能环保的大趋势下,未来将会是非常重要的一类材料。
[5][6]1.2.2MXene和CsxWO3的制备方法MXene的刻蚀是将原本物质结构中的某一部分按层反应掉,得到特定的镂空或者单层结构,刻蚀方法主要有HF 溶液刻蚀法,LiF HCl 溶液刻蚀法,极性有机溶剂无水刻蚀法等,其中HF刻蚀法最为稳定和简易,是最常用的方法,具体是用HF将Ti3AlC2中的Al层刻蚀掉,形成手风琴状结构,但是不能进一步得到单层结构,此外LiF HCl可以得到单层结构,但是结构较为模糊,同时过程更加温和、安全。
CsxWO3的制备主要使用水热法或者溶剂热法,以含铯和钨的物质为原料,通过在水中或者特定溶剂中加热得到。
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