二维复合hBNTi3C2TiO2光催化材料的制备及其高效光氧化生物质木糖合成木糖酸的研究

【作者】 陈亮； 彭新文； 李铭赛； 邹刃； 杨韵怡；

【机构】 华南理工大学制浆造纸国家重点实验室；

【摘要】 半纤维素是自然界中含量仅次于纤维素的生物质资源,在工业上一直作为造纸废弃物难以被利用。木糖酸是半纤维素选择性氧化衍生的一种重要的高价值化学品,在生物、医药以及化工等领域具有很高的应用价值^[1]。目前,木糖酸的制备方法如热催化等存在成本高、能耗大、对环境不友好等缺点,而光催化氧化技术具有绿色环保、高选择性及高产率等优点,光催化技术应用于木糖氧化制备木糖酸目前尚属于空白^[2]。本工作通过简单的水热复合法预处理六方氮化硼（h—BN）,并将其负载于碳化钛（Ti₃C₂）上,借助碳化钛原位生长,从而形成锐钛矿相二氧化钛（TiO2）,获得层状复合的二维光催化材料h—BN/Ti3C2（TiO2）。进一步地,本研究工作还探索了光催化氧化木糖制备木糖酸的最佳反应温度、催化剂用量、时间、碱浓度等条件。本工作还通过TEM、XRD、XPS等表征手段确定了h—BN/Ti3C2（TiO₂）的结构及组成,利用表面光电流、表面光电压、UPS等测试手段对光催化过程与机制做出进一步的探讨。研究结果表明,木糖酸得率可高达62.78%,并且十次循环使用后,木糖酸得率为初始值的99%,该结果说明催化剂具备良好的稳定性和循环使用寿命。本工作的开展不仅提供了一种稳定、高效的光催化系统,同时为生物质光催化转化提供了一种新思路。更多还原