氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛MXene及制备方法和应用

氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene及制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于半导体光催化功能材料制备领域，具体为氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene及制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，由于半导体光催化技术在治理环境污染方面具有广泛应用前景而备受广泛的关注。
3.块体g-c3n4比表面积较小，不能与tio2建立高效的电子传输界面而影响光催化性能，它们的界面缺陷成为光生载流子的复合中心而影响光催化性能。因此，降低g-c3n4维度是提高材料比表面积的一种有效方法，石墨相氮化碳量子点(g-c3n4qds)由于具有良好的水溶性和稳定性、毒性低等优点得到了广泛的应用。g-c3n4qds具有比石墨烯量子点(gqds)和碳量子点(cqds)更高的荧光量子效率。通过对块体g-c3n4进行超声波处理、化学处理或水热腐蚀，将氮化碳粉碎分解从而得到g-c3n4qds。g-c3n4qds独特的物化性质使其与半导体复合后能够明显改善半导体的光催化活性。
4.量子点形式的g-c3n4作为一种零维材料，其比表面积更大且活性位点更多，但是量子点形式的g-c3n4与tio2复合后光响应不够高，光生载流子分离不够理想。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene及制备方法和应用，成本低，操作简单，可用于全光谱下降解抗生素类污染物环丙沙星。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene的制备方法，包括以下步骤，
8.将(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene粉体分散在乙醇，得到悬浮液，将悬浮液在紫外光下照射后加入g-c3n4量子点溶液混合均匀，g-c3n4量子点与(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene粉体的质量比为(2.5～10)：50，得到混合体系；
9.将混合体系在紫外光下进行照射，得到反应液；将反应液中的沉淀物依次和干燥，得到氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene。
10.优选的，所述的g-c3n4量子点溶液按如下过程进行：
11.先将多孔g-c3n4分散在氨水中，之后在170～190℃下水热反应10～14h，得到反应液，将反应液中的产物分离后清洗，得到多孔g-c3n4纳米片，将多孔g-c3n4纳米片分散在去离子水中，最后在800～1200w下超声破碎2.5～3.5h，得到g-c3n4量子点溶液。
12.进一步，所述的多孔g-c3n4按如下过程进行：
13.将尿素在500～600℃下煅烧3.5～4.5h，得到g-c3n4，将g-c3n4在浓硫酸和浓硝酸
的混合液中室温搅拌1.5～2.5h，得到混合液，用去离子水将混合液洗涤后过滤其中的固体，得到多孔g-c3n4，超声破碎得到g-c3n4量子点溶液。
14.优选的，所述的悬浮液中，(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene粉体和乙醇的比例为(45～55)mg：(25～35)ml。
15.优选的，将悬浮液在紫外光下照射3.5～4.5h后加入g-c3n4量子点溶液。
16.优选的，所述g-c3n4量子点溶液的浓度为0.15～0.25mg/ml，g-c3n4量子点溶液和乙醇的体积比为(25～100)：(25～35)。
17.优选的，所述的混合体系在紫外光下光照1～4h，得到反应液。
18.优选的，将反应液中的沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗2～5次，在60～70℃下真空干燥10～14h，得到氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene。
19.由上述任意一项所述的氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene的制备方法制备得到的氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene。
20.一种氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene在可见光和近红外光下有降解环丙沙星中的应用。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22.本发明氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛mxene的制备方法，将暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene分散在乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射，在tio2的表面异质结作用下，tio2的(001)晶面和(101)晶面价带上的电子被激发跃迁到相应的导带上，同时在价带上留下空穴，在表面异质结的内建电场的作用下，促使带负电的光生电子向tio2的(101)晶面迁移，而带正电的光生空穴向tio2的(001)晶面迁移，之后加入带负电的g-c3n4量子点溶液，在紫外光照下进行光沉积反应，带负电的g-c3n4qds和tio2的(001)晶面带正电的空穴在静电引力的作用下复合在一起，将g-c3n4qds沉积在镶嵌在ti3c
2 mxene表面和层间的tio2的暴露(001)晶面上，产物分离后干燥，得到g-c3n4qds/(001)tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。本发明采用光沉积法制备了g-c3n4量子点被负载在tio2的(001)晶面表面上的g-c3n4qds/(001)tio2/ti3c2mxene光催化剂。本发明在g-c3n4qds与tio2(001)晶面界面形成的静电电场、tio2表面异质结形成的内建电场、tio2(101)晶面与ti3c
2 mxene形成的肖特基结的内建电场及等离子体ti3c2mxene的lspr效应的共同作用下，增强了200-2200nm全光谱范围内光吸收特性，其中ti3c
2 mxene的横向表面等离子体共振效应(te)和纵向表面等离子体共振效应(tm)，使得g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2mxene在近红外光谱范围内也具有很强的光吸收，当g-c3n4qds负载在暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene上时，全光谱吸收明显增强，可以增强暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene对太阳能的高利用率，光生电子和空穴发生空间有效分离，增强了光催化降解性能，在可见光和近红外光下能有效降解环丙沙星cip。
23.本发明的g-c3n4qds/(001)tio2/ti3c2mxene光催化剂在可见光下对环丙沙星具有较高的降解率，也可在近红外光下有效降解环丙沙星，具有良好的应用前景。
附图说明
24.图1为本发明对比例1、实施例1～实施例4制备的产物xrd图。
25.图2为g-c3n4qds在分散前的sem图。
26.图3为g-c3n4qds的tem图。
27.图4为本发明实施例2制备的产物sem图。
28.图5为本发明实施例2制备的产物放大sem图。
29.图6为本发明实施例2制备的产物eds图。
30.图7为本发明对比例1、实施例2和实施例4制备的产物uv-vis-nir drs图。
31.图8为本发明对比例1、实施例1～实施例4制备的产物在模拟可见光下对环比沙星的降解图。
32.图9为本发明对比例1、实施例1～实施例4制备的产物在模拟近红外光下对环比沙星的降解图。
33.图10为本发明对比例1、实施例2和实施例4制备的产物可见光下光电流i-t图。
34.图11为本发明对比例1、实施例2和实施例4制备的产物近红外光下光电流i-t图。
35.图12为本发明制备的g-c3n4qds/(001)tio2/ti3c
2 mxene光催化剂的光催化降解机理图。
36.图13为本发明对比例1、实施例2和实施例4制备的产物的电化学阻抗图。
具体实施方式
37.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
38.由于表面活性位点和电子结构都依赖于特殊的晶面结构，因此晶面工程在光催化过程中起着十分关键的作用，进而通过暴露出高活性的tio2半导体晶面可以来提高材料的光催化活性。在晶面控制剂nabf4的作用下，tio2晶体更容易暴露出高活性的(001)晶面，暴露(001)晶面的tio2在ti3c2上原位生长，使tio2与ti3c2之间具有密切的接触界面，受光激发时tio2的高活性(001)晶面可高效率的产生光生电子空穴对，同时ti3c2快速捕获光生空穴极大地促进载流子的分离，以暴露(001)晶面tio2/ti3c2复合材料为基础，通过与零维材料量子点形式的g-c3n4光催化剂构建异质结，可以进一步提高可见光(λ》400nm)和近红外光(λ》800nm)的光响应，促进光生载流子进一步分离。因此本发明一种g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c2mxene光催化剂的制备方法，按以下实施例进行。
39.实施例1：
40.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h通过hf对ti3alc2进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到多层ti3c2，即ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
41.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c2mxene；
42.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸
的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml28％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，用超声波的空化作用来分散多孔g-c3n4纳米片团聚的颗粒，搅拌破碎成g-c3n4qds，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
43.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入25ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为2.5：50；
44.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射2h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
45.实施例2：
46.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
47.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
48.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml27％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
49.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入50ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为5：50；
50.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射2h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
51.实施例3：
52.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
53.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的
晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
54.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml26％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
55.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入75ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为7.5：50；
56.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射2h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
57.实施例4：
58.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
59.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
60.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml25％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
61.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入100ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为10：50；
62.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射2h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗5次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
63.实施例5：
64.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥
12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
65.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
66.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml28％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
67.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入50ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为5：50；
68.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射1h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗3次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
69.实施例6：
70.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
71.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
72.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml26％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
73.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入50ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为5：50；
74.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射3h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗4次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
75.实施例7：
76.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
77.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
78.步骤3，尿素经550℃煅烧4h得到g-c3n4，取1g的g-c3n4在20ml浓硫酸和20ml浓硝酸的混合液中室温搅拌2h，用1l去离子水将混合液洗涤3次后得到多孔g-c3n4，再取100mg的多孔g-c3n4分散在30ml25％的氨水中水热180℃反应12h并清洗过滤出的固体，得到多孔g-c3n4纳米片，最后取10mg的多孔g-c3n4纳米片分散在100ml去离子水中，用xm-1000t超声波破碎机在高能量1000w下超声破碎3h，得到浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液；
79.步骤4，将50mg的暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene粉体分散在30ml乙醇中制备成悬浮液并在紫外光下照射3h，之后加入50ml浓度为0.1mg/ml的g-c3n4qds溶液混合均匀得到混合体系，此时g-c3n4qds与暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene的质量比为5：50；
80.步骤5，将混合体系在紫外光照下照射4h进行光沉积反应，得到反应液；将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，在60℃下真空干燥12h得到g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。
81.对比例1：
82.步骤1，称取10g的ti3alc2缓慢加入100ml质量分数为40％的hf溶液中得到浓度为0.1g/ml的反应液，室温搅拌27h进行酸刻蚀反应，反应结束后将反应液离心分离出来的产物用去离子水和乙醇清洗至溶液的ph值大于6.5，溶液离心分离，产物在60℃下真空干燥12h，得到ml-ti3c2；按25mg/l的浓度，将ml-ti3c2粉体分散在40ml的去离子水中，超声破碎1h，离心后将产物在60℃下真空干燥12h得到少层的ti3c
2 mxene。
83.步骤2，将200mg ti3c
2 mxene粉体分散在30ml 1mol/l的hcl溶液中，加入0.33g的晶面控制剂nabf4搅拌30min，超声10min后转移至聚四氯乙烯水热反应釜中水热160℃反应12h，反应液冷却至室温后用去离子水和乙醇分别清洗3次，真空60℃干燥12h得到暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene；
84.以下对上述结论和机理做具体说明。
85.图1为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂的xrd图谱。其中a是对比例1合成的暴露(001)晶面tio2/ti3c2mxene光催化剂，而b，c，d和e分别为按照实施例1，实施例2，实施例3和实施例4合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene光催化剂。如图1，2θ＝9.5
°
、19.2
°
、27.8
°
和60.3
°
分别对应ti3c
2 mxene的衍射峰，ti3c
2 mxene经水热氧化处理以后，2θ＝25.2
°
、37.0
°
、37.8
°
、38.6
°
、48.1
°
、53.9
°
、55.1
°
、62.7
°
位置对应锐钛矿相tio2(jcpdsno.21-1272)的(101)、(103)、(004)、(112)、(200)、(105)、(211)、(204)晶面的衍射峰。在负载g-c3n4qds后，2θ＝25.2
°
和37.8
°
对应的tio2的(101)和(004)晶面的衍射峰略微减弱，而ti3c
2 mxene的9.5
°
和19.2
°
处的衍射峰明显减弱，并且随
着g-c3n4qds负载量的增加，这两个衍射峰呈现减弱的趋势，实施例3和实施例4上ti3c
2 mxene的这两个峰几乎消失，这说明g-c3n4qds包裹在了ti3c
2 mxene和tio2表面上，说明了g-c3n4qds的成功负载。
86.图2为g-c3n4量子点在分散前的sem图。从图2可以看出多孔g-c3n4纳米片在分散前的平均尺寸为约38.79nm。图3为g-c3n4量子点的tem图，可以看到在xm-1000t超声波破碎机1000w高能量的超声破碎作用下，得到g-c3n4qds的平均尺寸约为15nm。
87.图4和图5为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c2mxene光催化剂的sem图。暴露(001)晶面tio2镶嵌在片层状ti3c2mxene上，可以看出，少量的g-c3n4量子点被负载在tio2的(001)晶面表面上，这说明了三元复合体系中g-c3n4量子点的存在。
88.图6为g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene的eds图。可检测到ti、c、o和n元素的存在，这也证明了三元复合体系中g-c3n4量子点的存在。
89.图7为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene光催化剂的uv-vis-nir漫反射光谱图。580nm和960nm都有两个明显的吸收峰，这归因于ti3c
2 mxene的横向表面等离子体共振效应(te)和纵向表面等离子体共振效应(tm)，使得g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene在近红外光谱范围内也具有很强的光吸收。当g-c3n4qds负载在暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene上时，全光谱吸收明显增强，且实施例2合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene的光吸收强度略高于实施例4合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene。说明适当g-c3n4qds负载可以增强暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene对太阳能的高利用率。
90.图8为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene光催化剂在可见光下对cip的降解曲线图。经过30min的吸附脱附平衡，可见光照射120min后，对比例1合成的暴露(001)晶面/tio2/ti3c2、实施例1-实施例4合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2光催化剂对cip的降解率分别为31.58％、35.23％、36.73％、40.11％和37.03％；其降解速率常数k值分别为0.00005min-1
、0.00074min-1
、0.00159min-1
、0.00076min-1
和0.00077min-1
。以上结果说明负载g-c3n4qds后，g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在可见光下对cip的降解性能得到提高。
91.图9为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c
2 mxene光催化剂在近红外光下对cip的降解曲线图。经过30min的暗反应，近红外光光照120min后，对比例1合成的暴露(001)晶面/tio2/ti3c2、实施例1-实施例4合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2光催化剂对cip的降解率分别为34.98％、49.92％、48.59％、47.86％和49.85％；其降解速率常数k值分别为0.00013min-1
、0.00076min-1
、0.00114min-1
、0.00042min-1
和0.00084min-1
。以上结果说明负载g-c3n4qds后，g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2比暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在近红外光下对cip的降解性能提高。
92.图10为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2光催化剂在可见光下的瞬态时间-电流曲线。光电流曲线(i-t)在chi660e电化学工作站上进行。测试系统采用标准三电极体系，工作电极(镀在fto玻璃上的样品薄膜)、参比电极(饱和agcl/ag电极)和对电极(铂)。配制0.1mol/lna2so4溶液作为电解质溶液，选用300w氙灯作为光源，特定波长滤波片进行可见光模拟，光电流曲线测试时间为280s，光电压和循环伏安测试的测试电压范围为0-1v，电压增幅为0.01v/s。工作电极的制备过程为现有的过程：称取20mg样品分散在
1ml无水乙醇和0.1ml萘酚的混合溶液中，超声分散后采用旋涂法将其均匀涂覆在受激发的fto玻璃基板上数次，受激发的fto玻璃基板为受紫外光照射25min的fto玻璃基板，可去除表面灰尘和有机物，使fto玻璃基板具有亲水性，便于均匀旋涂，再在150℃退火25min制得工作电极。
93.对比例1合成的暴露(001)晶面/tio2/ti3c2为a，实施例2的10％cnqds/(001)to/tc样品为c、实施例4的20％cnqds/(001)to/tc样品为e，所有实施例制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在可见光下均有光电流响应，且实施例2合成的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2光催化剂拥有最大的光电流，这说明g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在可见光照射下能产生大量的载流子，并且能够有效地迁移与分离。与对比例1合成的暴露(001)晶面/tio2/ti3c2比较，负载g-c3n4qds后光电流显著增大，由此也证明了g-c3n4qds的存在能够显著提高载流子的分离与迁移效率。
94.图11本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在近红外光下的瞬态时间-电流曲线，与图10的测试过程相同，特定波长滤波片进行近红外光模拟，对比例1合成的暴露(001)晶面/tio2/ti3c2为a，实施例2为c、实施例4为e，g-c3n4qds/暴露(001)晶面/tio2/ti3c2在近红外光下的瞬态时间-电流曲线也遵循可见光下同样的规律，g-c3n4量子点的存在也能够显著提高载流子的分离与迁移效率。
95.图12为本发明制备的g-c3n4qds/暴露(001)晶面tio2/ti3c
2 mxene在模拟太阳光下降解cip的反应机理。二维ti3c
2 mxene的功函数约为1.8ev，tio2的(101)晶面的功函数约为6.58ev，形成暴露(001)晶面tio2/ti3c2mxene时，在界面建立肖特基势垒，电子从二维ti3c
2 mxene迁移到tio2，在ti3c
2 mxene中形成带正电的区域，在tio2中形成带负电的区域，形成无自由载流子的空间电荷区域，产生从ti3c
2 mxene指向tio2的内建电场e2。光照时g-c3n4qds、tio2(101)晶面和tio2(001)晶面价带上的电子被激发跃迁到相应的导带上，同时在价带上留下空穴。在界面静电电场e3和表面异质结的内建电场e1作用下，tio2的(101)晶面上价带上的空穴迁移tio2(001)晶面，且继续向g-c3n4qds的价带上迁移。随后g-c3n4qds的价带上的空穴和tio2的(001)晶面上迁移来的空穴共同氧化降解cip；而g-c3n4qds导带上的电子迁移至tio2(001)晶面再迁移到tio2的(101)晶面上；迁移至tio2的(101)晶面的导带上的电子和本身光致激发的电子由于界面的肖特基结内置电场e2，使电子继续迁移致ti3c
2 mxene，补充ti3c
2 mxene被激发产生的热电子，ti3c
2 mxene光激发的热电子与体系中的o2反应，生成超氧自由基(
·o2-)，
·o2-与cip作用从而实现降解。在g-c3n4qds与tio2(001)晶面界面静电电场e3、tio2表面异质结的内建电场e1、tio2的(101)晶面与ti3c
2 mxene肖特基结的内置电场e2及等离子体ti3c
2 mxene的lspr效应共同作用下增强了光降解降解性能。
96.图13为本发明对比例1、实施例2和实施例4制备的产物的电化学阻抗图，从中可以看到，实施例2的10％cnqds/(001)to/tc样品具有最小的电弧半径，表现出最小的电阻值，cnqds的存在使10％cnqds/(001)to/tc样品展现出最小的电荷转移电阻和增强的光生电子-空穴对分离速率和载流子迁移率。
97.以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。