碳化鈦及其衍生物在環(huán)境光催化領(lǐng)域的應(yīng)用

趙福磊，耿上帥，丁浩琳，馮 銳，張 勇，閆 濤

(濟(jì)南大學(xué) a. 水利與環(huán)境學(xué)院；b. 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022)

光催化技術(shù)是一種環(huán)境友好的技術(shù)，在環(huán)境修復(fù)和能源轉(zhuǎn)換等方面應(yīng)用前景廣闊。其中，光生載流子分離和利用效率低是制約光催化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸[7]。研究表明，Ti3C2可作為優(yōu)異的助催化劑加速光生載流子傳遞，或通過(guò)與其他半導(dǎo)體材料構(gòu)建肖特基結(jié)來(lái)提高載流子的遷移和分離效率[8]。此外Ti3C2表面豐富的親水官能團(tuán)能有效促進(jìn)目標(biāo)分子的吸附捕獲和活化轉(zhuǎn)化；其良好的光吸收性質(zhì)能大幅提高復(fù)合材料的光吸收范圍，提高催化過(guò)程的光利用效率；其超薄二維層狀結(jié)構(gòu)具有較大比表面積，可顯著增加催化反應(yīng)活性位點(diǎn)[9]。

本文中首先介紹了Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料的制備方法，然后綜述了其在光催化產(chǎn)氫、光催化CO2還原、光催化有機(jī)物降解、光催化固氮等領(lǐng)域的研究應(yīng)用，最后提出了目前研究中存在的一些共性關(guān)鍵問(wèn)題，并展望其在環(huán)境光催化領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料的制備方法

Ti3C2材料可通過(guò)酸性環(huán)境選擇性蝕刻Ti3AlC2中的Al得到。自從利用氫氟酸(HF)刻蝕法成功制備得到Ti3C2后，已經(jīng)探索出許多方法來(lái)制備二維Ti3C2材料，包括液相刻蝕法(氫氟酸刻蝕法、氟化鋰與鹽酸刻蝕法)、機(jī)械研磨法等。Venkateshalu等[10]和葉濱等[11]對(duì)Ti3C2的各種刻蝕方法進(jìn)行綜述。已有研究結(jié)果表明，Ti3C2及其衍生物基材料形貌結(jié)構(gòu)能影響其電子性質(zhì)；通過(guò)水熱-溶劑熱法、機(jī)械研磨法等可調(diào)控材料的尺寸，制備粒徑更小的Ti3C2量子點(diǎn)材料。此外，通過(guò)水熱-溶劑熱法、煅燒氧化法等可制備出多種具有特殊形貌結(jié)構(gòu)和優(yōu)異催化性能的Ti3C2及其衍生物基材料。

1.1 二維Ti3C2材料的制備方法

1.1.1 液相刻蝕法

新型MAX陶瓷材料兼具金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)[12]，在MAX相中，M-A間化學(xué)鍵結(jié)合力相對(duì)M-X的更弱，更容易被HF選擇性刻蝕，Ti3C2材料可通過(guò)選擇性蝕刻Ti3AlC2中的Al而得到，即HF刻蝕法。2011年，Naguib等[1]最早合成了Ti3C2二維材料，將Ti3AlC2粉末浸入HF溶液中并攪拌2 h，Al原子被完全剝離后得到大孔徑手風(fēng)琴狀二維堆積的Ti3C2，并且產(chǎn)物表面具有大量的—F、—OH等官能團(tuán)。采用HF刻蝕法制備Ti3C2方法比較成熟，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控、產(chǎn)出率高，但HF具有極強(qiáng)腐蝕性和高毒性，操作過(guò)程和反應(yīng)殘液會(huì)對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

2014年，Ghidiu等[13]提出改進(jìn)的Ti3C2制備方法。首先，將氟化鋰(LiF)溶解在6 mol·L-1的HCl溶液中，再緩慢加入Ti3AlC2粉末，在40 ℃溫度條件下攪拌45 h，得到Ti3C2材料。鋰離子能夠插入到Ti3C2層間，使其層間距變大，經(jīng)超聲更容易得到Ti3C2單層納米片。用HCl和氟化物代替氫氟酸的刻蝕方法更加溫和，較HF刻蝕法具有更小的危害性，但也有刻蝕不夠徹底、容易使納米片破碎、刻蝕時(shí)間通常較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。這種改進(jìn)的刻蝕制備催化劑的方法已被廣泛應(yīng)用于Ti3C2、Ti2C、V2C、Ti2N等MXene催化劑的制備[14]。

1.1.2 物理研磨-剝離法

Tian等[15]采用球磨法預(yù)處理Ti3AlC2，然后用LiF和HCl進(jìn)行溫和刻蝕，成功制備了Ti3C2Tx。Ti3AlC2粉末經(jīng)過(guò)球磨后平均粒徑從4.48 μm減少至1.45 μm，得到的產(chǎn)物粒徑均勻，達(dá)到類似HF的剝離效果，成功獲得了具有清晰手風(fēng)琴結(jié)構(gòu)的層狀二維Ti3C2材料，材料的比表面積和活性位點(diǎn)顯著增加。

Xiao等[16]首先通過(guò)HF刻蝕法得到了手風(fēng)琴狀Ti3C2材料，然后用二甲基亞砜對(duì)其進(jìn)行剝離分層，并在氮?dú)夥諊略谡麴s水中進(jìn)行超聲，進(jìn)一步剝離得到單層Ti3C2納米片。所制備的單層Ti3C2納米片具有更大的比表面積，之后通過(guò)水熱法制備了CdS-Ti3C2復(fù)合材料，2者形成的異質(zhì)結(jié)有利于界面間載流子的遷移，光催化產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CdS-Ti3C2的產(chǎn)氫效率是CdS的7倍，并具有良好的催化穩(wěn)定性。

1.2 Ti3C2量子點(diǎn)的制備方法

Ti3C2量子點(diǎn)保留了二維Ti3C2材料的固有優(yōu)點(diǎn)，具有更高的比表面積、更豐富的表面官能團(tuán)以及良好可控的分散性，Ti3C2量子點(diǎn)基催化劑材料能夠?yàn)榇呋磻?yīng)提供更多活性位點(diǎn)，從而提高催化劑效率和催化性能[17]。

1.2.1 水熱-溶劑熱法

以二維Ti3C2為前驅(qū)體，采用水熱-溶劑熱法制備Ti3C2量子點(diǎn)是最常用的方法。該過(guò)程反應(yīng)溫度相對(duì)較低，量子產(chǎn)率較高，通過(guò)控制反應(yīng)溫度、時(shí)間、酸堿度等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)尺寸和形態(tài)的可控制備。

Xue等[18]采用水熱法制備了Ti3C2量子點(diǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)水的溫度可以得到不同尺寸的Ti3C2量子點(diǎn)，其中100 ℃獲得的Ti3C2量子點(diǎn)為Ti3C2的原始結(jié)構(gòu)，120 ℃獲得的Ti3C2量子點(diǎn)是C-Ti為中心和表面為Ti3C2氧化成TiO2的雜化結(jié)構(gòu)，當(dāng)反應(yīng)溫度提高到150 ℃時(shí)，得到了無(wú)定形碳點(diǎn)。

溶劑熱法比水熱法更容易控制量子點(diǎn)的尺寸、形貌和分散性。Xu等[19]分別以乙醇、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜為溶劑，采用溶劑熱法制備了Ti3C2量子點(diǎn)材料。所制備的量子點(diǎn)分散良好并保持穩(wěn)定，在3種溶劑中得到的量子點(diǎn)平均橫向尺寸為(3.3±0.2)、(2.5±0.2)、(1.8±0.1)nm。

1.2.2 機(jī)械研磨法

Alijani等[20]采用納米振幅MHz級(jí)高頻混合聲波機(jī)電振動(dòng)方法直接將多層Ti3C2Tz機(jī)械剝離，得到更薄的Ti3C2Tz納米片和Ti3C2量子點(diǎn)。采用該方法制備Ti3C2量子點(diǎn)具有反應(yīng)時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以較好地避免材料因氧化環(huán)境導(dǎo)致的材料穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。

此外，還可以通過(guò)高能球磨法制備Ti3C2量子點(diǎn)。Zhang等[21]用HF刻蝕Ti3AlC2得到Ti3C2Tx，然后通紅磷輔助球磨法成功制備了厚度為2～5 nm的Ti3C2Tx量子點(diǎn)。結(jié)果表明，球磨法比水熱法制備Ti3C2Tx量子點(diǎn)的產(chǎn)率有較大提高。

1.3 Ti3C2衍生物的制備方法

通過(guò)水熱氧化和煅燒氧化法可以制備Ti3C2衍生物材料。結(jié)果表明，Ti3C2被部分氧化成TiO2，并與Ti3C2通過(guò)化學(xué)結(jié)合形成TiO2-Ti3C2復(fù)合材料。TiO2具有環(huán)保、低成本和光穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是研究較多的半導(dǎo)體光催化劑，但TiO2仍具有帶隙寬、光利用效率低等缺陷。采用水熱氧化和煅燒氧化法所制備的TiO2-Ti3C2復(fù)合材料中Ti3C2作為助催化劑可顯著提高光的利用效率，同時(shí)這種獨(dú)特的異質(zhì)結(jié)構(gòu)能顯著提高材料的光催化性能[22]。

1.3.1 水熱氧化法

Li等[23]采用水熱氧化法制備了表面包覆銳鈦礦型TiO2的TiO2-Ti3C2復(fù)合材料。通過(guò)二次水熱反應(yīng)過(guò)程將MoS2沉積在TiO2納米片(101)晶面上，在模擬太陽(yáng)光下，Ti3C2@TiO2@MoS2復(fù)合材料的產(chǎn)氫速率可達(dá)6 425.2 μmol·h-1·g-1，遠(yuǎn)高于TiO2的73.758 μmol·h-1·g-1。TiO2與Ti3C2形成緊密的異質(zhì)結(jié)界面促進(jìn)了載流子分離，MoS2和Ti3C2作為雙助催化劑進(jìn)一步加速了載流子的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高了材料的光催化產(chǎn)氫性能。

Peng等[24]采用水熱氧化法，以NaBF4作為封端劑，制備得到TiO2-Ti3C2復(fù)合材料，Ti3C2與n型半導(dǎo)體TiO2的(001)晶面形成肖特基結(jié)，顯著提高了復(fù)合材料的光生電子和空穴的分離效率，復(fù)合材料因其特殊的結(jié)構(gòu)顯著提高了催化劑對(duì)甲基橙染料的光催化降解性能。水熱法高溫高壓的條件有利于材料的形貌調(diào)控和高度結(jié)晶。

1.3.2 煅燒氧化法

Yuan等[25]將二維Ti3C2在700 ℃、CO2氛圍下煅燒得到了二維層狀C-TiO2結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料中的二維碳層為光生電子提供了高速傳輸通道，促進(jìn)了載流子分離，顯著提高了光生電子-空穴對(duì)的分離效率。

Low等[26]在550 ℃條件下煅燒手風(fēng)琴狀Ti3C2制備了TiO2-Ti3C2復(fù)合材料，通過(guò)調(diào)節(jié)煅燒溫度可以調(diào)整TiO2NPs在Ti3C2上的負(fù)載量，TiO2納米粒子在Ti3C2表面原位生長(zhǎng)，使其表面活性位點(diǎn)增多、比表面積增大。Ti3C2作為助催化劑促進(jìn)了光電子的轉(zhuǎn)移，并抑制了光生電子-空穴對(duì)復(fù)合。

Wang等[27]將多層Ti3C2在四甲基氫氧化銨中分散2 h后得到Ti3C2納米片，然后在N2氛圍下煅燒2 h得到TiO2-Ti3C2復(fù)合材料。通過(guò)其SEM圖像可以觀察到在Ti3C2納米片的表面上均勻生長(zhǎng)了粒徑為20～40 nm的TiO2納米顆粒，所制備復(fù)合材料的比表面積顯著增加，光催化性能顯著提升。

Li等[28]通過(guò)離子交換和煅燒過(guò)程成功制備了三維多孔納米花結(jié)構(gòu)的TiO2-Ti3C2復(fù)合材料。Ti3C2和TiO2形成的肖特基結(jié)促進(jìn)了光生載流子分離，調(diào)控煅燒溫度可改變材料的光吸收性能和催化性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，500 ℃條件下制備的復(fù)合材料具有最佳的光催化性能。

1.4 Ti3C2基復(fù)合材料的制備方法

采用半導(dǎo)體復(fù)合策略設(shè)計(jì)光催化復(fù)合材料來(lái)提高催化劑的光催化性能一直是研究的熱點(diǎn)。由于Ti3C2具有良好的光吸收性能和導(dǎo)電性，可以將其用于新型高效復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道的關(guān)于Ti3C2基復(fù)合材料的制備方法主要包括水熱法[29]、煅燒法[30]、靜電自組裝法[31]、機(jī)械-超聲波混合法[32]、冷凝回流法[33]等。目前，研究人員已經(jīng)成功制備出多種Ti3C2基復(fù)合材料，如CdS-Ti3C2[16]，TiO2-Ti3C2[31]，Ti3C2-TiO2-ZnIn2S4[34]，BiVO4-ZnIn2S4-Ti3C2[35]，CdLa2S4-Ti3C2[29]，BiOCl-Ti3C2Tx[36]，MoxS-TiO2-Ti3C2[37]。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型Ti3C2及其衍生物基高效復(fù)合催化劑，對(duì)于解決掣肘光催化技術(shù)發(fā)展的光量子利用效率低、載流子復(fù)合效率高等瓶頸性問(wèn)題具有廣闊研究前景和現(xiàn)實(shí)意義。

2 環(huán)境光催化中的應(yīng)用

Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)可調(diào)控的特點(diǎn)。其中，Ti3C2可作為助催化劑促進(jìn)光生載流子的分離，可通過(guò)構(gòu)建肖特基結(jié)來(lái)提高載流子遷移和分離效率，其表面豐富的親水官能團(tuán)和較大的比表面積為光催化反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn)[38]。基于Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料眾多的優(yōu)點(diǎn)，其在光催化產(chǎn)氫、光催化CO2還原、光催化有機(jī)物降解、光催化固氮等領(lǐng)域受到科研人員廣泛關(guān)注和深入探索，逐漸成為環(huán)境光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[39-40]。

2.1 光催化產(chǎn)氫

Cheng等[29]采用水熱法制備了CdLa2S4-Ti3C2復(fù)合材料。在可見(jiàn)光照射條件下，復(fù)合材料最大產(chǎn)氫速率為11 182.4 μmol·h-1·g-1，產(chǎn)氫速率較單一的CdLa2S4材料提高13.4倍。復(fù)合材料產(chǎn)氫性能顯著提升的原因是Ti3C2優(yōu)異的導(dǎo)電性促進(jìn)了光電子轉(zhuǎn)移以及載流子的分離，從而加速了光催化產(chǎn)氫過(guò)程。

Zhuang等[41]采用靜電自組裝法成功制備出了一維-二維結(jié)構(gòu)的TiO2-Ti3C2復(fù)合材料，最優(yōu)比例復(fù)合材料光催化產(chǎn)氫速率可達(dá)6.979 mmol·h-1·g-1，產(chǎn)氫速率較TiO2提升了3.8倍。復(fù)合材料產(chǎn)氫速率增強(qiáng)一方面是由于Ti3C2作為優(yōu)異的助催化劑加速了電子傳輸，另一方面是由于TiO2和Ti3C2之間形成的高效異質(zhì)結(jié)界面促進(jìn)了光生載流子有效分離，從而提高了復(fù)合材料的光催化產(chǎn)氫性能。

Li等[37]采用兩步水熱法制備得到具有Mo空位和雙助催化劑的MoxS-TiO2-Ti3C2復(fù)合材料。在模擬太陽(yáng)光條件下，復(fù)合材料光催化產(chǎn)氫速率比TiO2和MoS2-TiO2-Ti3C2分別提高近193倍和6倍。MoxS-TiO2-Ti3C2中Mo空位的引入形成大量產(chǎn)氫活性位點(diǎn)，Ti3C2良好導(dǎo)電性進(jìn)一步促進(jìn)了光電子轉(zhuǎn)移，從而顯著提升了MoxS-TiO2-Ti3C2材料的光催化產(chǎn)氫性能。

表1列出了部分Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)參數(shù)和產(chǎn)氫結(jié)果。從表中可以看出，其具有較好的光催化產(chǎn)氫性能。

表1 比較Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料產(chǎn)氫性能

2.2 光催化降解污染物

Yuan等[33]采用冷凝回流法制備了WO3-Ti3C2-In2S3材料，在可見(jiàn)光照射下，材料對(duì)水中Cr(VI)還原和雙酚A(BPA)氧化的效率比WO3和In2S3的分別高4倍和3倍。Z型異質(zhì)結(jié)促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的分離，Ti3C2量子點(diǎn)加速了電子轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)了Cr(VI)還原以及BPA的氧化過(guò)程。

Wang等[36]采用靜電自組裝法合成了二維-二維結(jié)構(gòu)的BiOCl-Ti3C2Tx材料。在模擬太陽(yáng)光下，材料在50 min內(nèi)對(duì)硝基苯酚的去除率達(dá)到97.86%，是BiOCl的3.3倍，BiOCl與Ti3C2Tx之間形成了緊密接觸的異質(zhì)結(jié)，同時(shí)Ti3C2Tx可加速光生電子傳遞，從而使催化劑對(duì)硝基苯酚降解效果顯著提高。

Ke等[30]采用煅燒法制備了iN-Ti3C2-TiO2復(fù)合材料。在異丙胺(IPA)改性Ti3C2(iN-Ti3C2)表面原位生長(zhǎng)均勻分散的TiO2納米粒子，形成具有優(yōu)異光催化性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在紫外光照射下，iN-Ti3C2-TiO2對(duì)亞甲基藍(lán)具有良好的光催化降解性能，其降解效果是TiO2的2.62倍。采用多種手段對(duì)材料進(jìn)行表征，證明了iN-Ti3C2與TiO2之間形成了緊密接觸的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，氮元素的摻雜加速了光電子的遷移，抑制了載流子復(fù)合，從而加速了污染物氧化降解反應(yīng)進(jìn)程。

Liu等[42]采用煅燒和水熱法制備了CdS-Ti3C2-TiO2復(fù)合材料。在可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)下，CdS-Ti3C2-TiO2對(duì)磺胺氯吡啶、亞甲基藍(lán)、苯酚和羅丹明B的降解效果顯著增強(qiáng)，CdS和TiO2形成了Z型異質(zhì)結(jié)，匹配的能帶結(jié)構(gòu)促進(jìn)了光生載流子的有效分離，Ti3C2加速了電子傳遞，從而提高了光催化降解效率。

2.3 光催化還原CO2

Yang等[43]通過(guò)煅燒多層手風(fēng)琴狀Ti3C2和尿素的混合物，制備了二維-二維結(jié)構(gòu)的Ti3C2-g-C3N4復(fù)合材料。其中，尿素不僅釋放NH3氣體將多層Ti3C2剝離成納米片，還同時(shí)在Ti3C2表面原位生成g-C3N4。在可見(jiàn)光照射下，Ti3C2-g-C3N4對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率比g-C3N4的提高了8.1倍，CO和CH4的產(chǎn)率分別為5.19 μmol·h-1·g-1和0.04 μmol·h-1·g-1。Ti3C2與g-C3N4之間形成高效的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其緊密的界面接觸提高了光生載流子的分離效率，Ti3C2較大的比表面積促進(jìn)了CO2的吸附和活化、加速了電子轉(zhuǎn)移，從而顯著提高了光催化還原CO2性能。

Cao等[44]采用水熱法制備了超薄的二維-二維結(jié)構(gòu)的Ti3C2-Bi2WO6復(fù)合材料，用于光催化還原CO2的性能研究。在模擬太陽(yáng)光照射下，其CH4和CH3OH總產(chǎn)率是Bi2WO6的4.6倍。Ti3C2-Bi2WO6異質(zhì)結(jié)具有較大界面接觸面積和較短的電荷傳遞距離，復(fù)合材料比表面積和孔結(jié)構(gòu)的改善使其對(duì)CO2吸附能力明顯增強(qiáng)，使得電子可以快速的從Bi2WO6轉(zhuǎn)移到Ti3C2，進(jìn)行光催化還原CO2反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，Ti3C2可以作為一種高效的助催化劑應(yīng)用于光催化應(yīng)用中。

Low等[26]采用煅燒法在Ti3C2表面原位生長(zhǎng)TiO2NPs，成功制備了具有獨(dú)特的稻殼狀結(jié)構(gòu)的TiO2-Ti3C2復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，為光催化反應(yīng)提供了較多的表面活性位點(diǎn)。材料的光催化CO2還原性能是TiO2的3.7倍，其中Ti3C2作為助催化劑促進(jìn)了光生電子的轉(zhuǎn)移，從而提高了復(fù)合材料的光催化還原CO2性能。

2.4 光催化固氮

Wang等[45]采用靜電自組裝加煅燒法合成了MIL-100(Fe)-Ti3C2復(fù)合材料用于光催化固氮。結(jié)果表明，其可見(jiàn)光催化固氮效率最高可達(dá)57.92%，分別是純Ti3C2和MIL-100(Fe)的4倍和3倍。MIL-100(Fe)與Ti3C2之間形成的肖特基結(jié)能夠促進(jìn)光生載流子的快速遷移和分離，Ti3C2的引入進(jìn)一步增強(qiáng)了復(fù)合材料的光吸收能力，提高了固氮反應(yīng)對(duì)光的利用效率。

Qian等[46]采用一步煅燒法以Ti3C2為前驅(qū)體制備了具有豐富氧空位的OV-C-TiO2復(fù)合材料。結(jié)果表明，在600 ℃條件下煅燒得到的OV-C-TiO2表現(xiàn)出最優(yōu)的固氮速率，機(jī)理研究表明氧空位和碳摻雜抑制了電子空穴對(duì)復(fù)合，增強(qiáng)了N2分子的表面化學(xué)吸附和活化，從而提高了材料的光催化固氮性能。

Gao等[47]采用兩步煅燒法制備了Ti3C2-TiO2-Co復(fù)合材料，TiO2與Ti3C2的緊密接觸增強(qiáng)了光生載流子的轉(zhuǎn)移和分離。復(fù)合材料進(jìn)一步改善了光吸收范圍，Co元素的摻雜調(diào)控了N2和NH3在催化劑表面的吸附平衡，促進(jìn)了產(chǎn)物的脫附，在不添加任何空穴犧牲劑的情況下，純水中氨的產(chǎn)率高達(dá)110 μmol·h-1·g-1。

3 總結(jié)與展望

由于Ti3C2具有大的比表面積、較好的電荷轉(zhuǎn)移能力和良好的金屬導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多的研究者投入對(duì)Ti3C2及其衍生物基復(fù)合材料的制備和應(yīng)用研究，從材料制備、改性到不同領(lǐng)域的應(yīng)用探索，而且研究工作不斷向縱深發(fā)展，并取得了許多優(yōu)秀的研究成果，但筆者認(rèn)為以下問(wèn)題仍需進(jìn)一步探索優(yōu)化。

1)Ti3C2是由有毒的HF或HF替代品刻蝕Ti3AlC2的Al層得到，刻蝕過(guò)程比較危險(xiǎn)、步驟復(fù)雜、產(chǎn)生的廢液也對(duì)人體有害、腐蝕性強(qiáng)，因此需要開(kāi)發(fā)更加環(huán)保安全、耗時(shí)短的制備方法。

2)功能化的Ti3C2想要成為光催化領(lǐng)域的多功能材料，有必要更好地研究Ti3C2表面基團(tuán)之間的鍵合性質(zhì)、表面金屬原子與表面基團(tuán)之間的調(diào)控規(guī)律等。未來(lái)期待可以精確地控制Ti3C2表面端基的變化和濃度，以及在Ti3C2衍生物合成過(guò)程中控制Ti3C2-TiO2中Ti3C2的含量，來(lái)提高衍生物在光催化領(lǐng)域的性能。

3)Ti3C2在制備和保存中容易被氧化，從而降低光催化性能，因此如何控制Ti3C2的氧化，提高其抗光腐蝕能力是需要探索的。如果以上問(wèn)題可以解決，Ti3C2在光催化應(yīng)用方面的性能將大大提高。

4)Ti3C2作為助催化劑，在光催化產(chǎn)氫、還原CO2、降解有機(jī)污染物、固氮等方面已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，未來(lái)期待在廢水資源化利用以及廢氣催化處理方面有突破性進(jìn)展。