2. 浙江农林大学 环境与资源学院, 浙江 杭州 311300
2. College of Environment and Resource Sciences, Zhejiang Agriculture & Forestry University, Hangzhou 311300, China
自从石墨烯被发现以来，二维材料因在光、电、磁方面的优异性能而广受关注，但由于存在单元素(如石墨烯等)、弱的作用力、低产率和表面缺乏官能团等缺点，使其在废水处理领域的应用受到限制。随着二维材料的深入研究，新兴二维无机过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXene)[1]因其独特的层状结构，较大的比表面积，良好的导电性、亲水性、丰富的高活性表面位点，在环境污染治理、光催化、传感器等领域中具有广泛的应用价值。目前已有关于MXene光催化剂的报道，但单一的光催化剂在分离光生电子与空穴方面具有极大缺陷，形成异质结复合材料是解决这一问题的关键。
MXene是由具有多层结构的三维陶瓷相材料MAX在酸性环境或金属阳离子氟酸盐溶液中选择性蚀刻某些原子层，并进行剥离、离心得到的[2]，强酸的刻蚀环境给予了MXene极稳定的结构，钛基MXene中的Ti原子可以被氧化为具有光催化性能的TiO2，为其创造更多活性位点[3]。MXene材料具有比表面积大、良好的亲水性和丰富的活性位点，使其在环境治理方面取得了较好成效，能吸附多种有毒有害的环境污染物，其中包括有机染料、重金属和抗生素等。埃洛石纳米管(HNTs)[4-5]，是唯一以双层中空纳米管状形式存在的双层水合铝硅酸盐天然黏土矿物(Al2(OH)4Si2O5·nH2O)，具有价格低廉、供应充足等优点，其孔的尺寸也有利于功能客体分子的负载，常被用作吸附剂去除环境中的染料、重金属离子和其他有害污染物，管状结构也利于光生电子的传导与分离。异质结是2个具有不相等带隙结构的半导体相接触形成的界面区域，能够有效促进光生电子的分离和迁移，而光生电子和空穴的分离效率极大地影响着催化剂的光催化性能，也增强了光催化剂的氧化还原能力[6]。异质结的构筑需要考虑2种物质的禁带宽度和能带电位，同时具有较高的光催化性能[7]。因此以二维MXene和一维HNTs为原料，形成异质结光催化剂具有发展前景。
有机染料是人们生活中不可或缺的工业用品，是化工产业的主流产品之一，随着化学工业的发展[8]，染料的生产与日俱增，伴随而来的是染料对洁净水资源的污染[9]。而且染料废水色度高，成分复杂[10]，难降解，具有潜在毒性[11]，影响水体环境、危害人体健康[12]。为了解决染料废水污染，新型处理技术不断深入探索[13]，但随着研究的深入，不足之处不断显现。目前染料废水处理技术中，物理吸附法操作简单，但后续的清洗再生过程易造成二次污染[14]；化学处理法的速率较快，但成本高 [15-16]；生物处理法绿色且无二次污染，但微生物和酶等材料的储存条件苛刻，运行成本也较高[17-18]。利用太阳能进行光催化是一种能替代传统技术的途径[19-20]，所以MXene和HNTs形成的新型无机异质结光催化剂在染料废水的降解方面具有良好的应用前景。
本研究以二维MXene和一维HNTs为原料，通过化学沉淀法和硅烷化制得带正电的端氨基磁性埃洛石，利用原位氧化法在经过刻蚀的二维层状Ti3C2Tx表面生成TiO2颗粒，制得带负电的光催化剂TiO2-Ti3C2Tx，最后静电自组装将两者结合，得到异质结复合材料(TiO2-Ti3C2Tx/AMHNTs)。本研究制得的材料具有优良的磁分离性，较强的光降解性、循环利用性和稳定性，弥补了当前光催化剂的光利用率低、循环使用性差等不足，形成的异质结促进光生电子与空穴的分离，提高了降解率，为染料废水处理提供了一种新材料。
2 实验(材料与方法) 2.1 实验材料与仪器高纯度埃洛石纳米管(质量分数 > 90%)购于广州润沃材料科技有限公司；钛碳化铝(Ti3AlC2，粒径为35~40 μm)购于北京北科新材料科技有限公司；HCl(质量分数为36%~38%，分析纯(AR))、H2SO4(质量分数为98%，AR)、氟化锂(LiF，AR)、六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O，AR)、七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O，AR)、氢氧化铵(NH4OH，AR)、二甲基甲酰胺(DMF，质量分数为99.9%)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(APTES，AR)、乙醚(C4H10O，AR)、乙醇(C2H5OH，质量分数为96%，AR)、甲醇(CH3OH，AR)均购于萨恩化学技术(上海)有限公司；苯醌(BQ，AR)、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA，AR)、异丙醇(IPA，AR)均购于阿拉丁生化科技(上海)有限公司；氮气(N2，体积分数为99%)购于杭州成丰气体有限公司。
IR Prestige-21型傅里叶变换红外光谱仪(Shimadzu，日本)；XRD-6000型X射线衍射仪(Shimadzu，日本)；Sirion 200型发射扫描电镜(Shimadzu，日本)；Tecnai G2G30型透射电子显微镜(FEI，美国)；Pyris1 TGA型热重分析仪(PerkinElmer Instruments，上海)；Magnettech MS-5000型电子顺磁共振波谱仪(Shimadzu，日本)；T6新世纪紫外可见分光光度计(普析通用仪器，北京)；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)；PS-1000型磁力搅拌恒温油浴锅(Eleya，日本)；SJIA-10N型台式真空冷冻干燥机(双嘉仪器，宁波)；ZD-9560型脱色摇床振荡器(坤诚科学仪器，上海)。
2.2 磁性异质结光催化材料的制备称取2 g HNTs和200 mL 2 mol⋅L−1 H2SO4溶液置于250 mL圆底烧瓶中，60 ℃水浴并磁力搅拌24 h，过滤后蒸馏水多次洗涤至pH值恒定，60 ℃真空干燥，研磨过孔径为154 μm的筛，得到酸化扩孔的HNTs。再将其置于200 mL蒸馏水中，超声分散30 min，N2保护下加入5.9 g FeCl3·6H2O和3.00 g FeSO4·7H2O，电动搅拌器剧烈搅拌，并逐滴加入8 mol⋅L−1 NH4OH至反应体系pH达到11.0，70 ℃水浴中搅拌反应5 h，磁性分离，并用蒸馏水少量多次洗涤直至洗出液pH恒定，60 ℃真空干燥并研磨制得磁性埃洛石(MHNTs)。将MHNTs与20 mL DMF投入三颈烧瓶中，加入5 mL APTES，在N2保护下，60 ℃水浴回流搅拌8 h，磁性分离后，用乙醚、乙醇、甲醇依次少量多次清洗后，60 ℃真空干燥并研磨得到带正电的端氨基磁性埃洛石(AMHNTs)。
量取20 mL盐酸溶液(9 mol⋅L−1)于聚四氟乙烯烧杯中，加入1 g LiF粉末，磁力搅拌至完全溶解，将其置于35 ℃的恒温水浴中，1 g陶瓷相Ti3AlC2粉末(MAX)多次缓慢加入烧杯中，恒温搅拌24 h，反应完全后加入大量蒸馏水稀释，3 500 r⋅min−1离心分离，并用蒸馏水多次洗涤沉淀至洗涤液pH恒定，冷冻干燥24 h，得到去掉Al层的Ti3C2Tx黑色粉末(MXene)。将Ti3C2Tx粉末超声分散于40 mL乙醇(质量分数为75%)中，倒入反应釜，160 ℃烘箱中反应24 h，离心分离，并用去离子水少量多次洗涤，冷冻干燥，得到表面负载TiO2的光催化材料TiO2-Ti3C2Tx(TMXene)，其中Tx表示官能团，可以是─OH、─O、─F、─Cl。
分别称取15 mg AMHNTs和TMXene超声分散于20 mL去离子水中，搅拌器匀速搅拌60 min，随后滴加2 mol⋅L−1的HCl溶液至反应体系pH为2.0，静置12 h后，沉淀得到棕色物质，离心分离，并用去离子水少量多次洗涤，冷冻干燥24 h，得到异质结光催化剂AMHNTs/TiO2-Ti3C2Tx(H&M)。
图 1为异质结光催化材料H&M的制备路线。
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图 1 光催化剂H&M的制备路线图 Fig.1 Preparation procedure of the photocatalyst H&M |
Fe2+/Fe3+在酸化后的HNTs表面发生共沉淀反应，得到负载Fe4O3的MHNTs，通过硅烷偶联反应将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝于MHNTs表面，制得带正电的AMHNTs。利用LiF+HCl选择性剥离MAX的Al层，制得MXene，再通过原位氧化法将Ti氧化成TiO2，形成带负电的光催化剂TMXene，最后在强酸环境下，使AMHNTs和TMXene通过静电自组装作用结合，得到磁性光催化剂H&M，并在光照下降解污染物。
2.3 AMHNTs@TiO2-Ti3C2Tx结构表征红外光谱仪测定反应物及各产物的FTIR谱，KBr压片法制样，波数测量范围：4 000~400 cm−1。X粉末衍射仪观察反应物及各产物的晶型，扫描方式：定性，步进扫描；电压/电流：35 kV/30 mA；扫描速度：2(°)⋅min−1；步长：0.02°；Cu靶；扫描范围：2θ = 10°~80°。发射扫描电镜对样品进行表观形貌表征，加速电压：0.2~30 kV，放大倍数：10 000 ~ 20 000。透射电镜对样品进行内部微观结构表征，加速电压：120 kV。热分析仪测试样品热稳定性能。样品用量：5 ~ 10 mg，氮气氛围(体积流量为60 mL⋅min−1)，升温速率：10 ℃⋅min−1，升温范围：25 ~ 1 000 ℃。采集样品在升温过程中的质量变化，得到样品的热失重曲线。电子顺磁共振波谱仪在273 K测量样品的磁化曲线，分析其超顺磁性。
2.4 光催化降解染料性能以染料废水中含量最高的偶氮染料甲基橙为降解目标，进行光降解实验。光源强度是光降解实验的关键，染料的降解速率会受到紫外波段和光强的影响，Zhang等[21]研究证明300 W氙灯下对染料有较好的脱色效率。分别称取等量的30 mg HNTs、MHNTs、MAX、MXene、光催化材料TMXene、异质结材料AMHNTs@H&M于20 mL 25 mg⋅L−1的MO溶液中，调节溶液pH至4.0，并将试管置于暗处恒温震荡搅拌60 min，达到吸附解吸平衡后将其置于300 W氙灯下(光照强度80 mW⋅cm−2，波长范围250~1 150 nm)，每隔15 min取出2 mL悬浮溶液，0.45 μm滤膜过滤后，用UV-Vis分光光度计于464 nm测定溶液的吸光度，计算降解率，根据Langmuir-Hinshelwood方程绘制动力学曲线，研究其动力学行为。并以光催化剂用量、污染物溶液初始质量浓度、初始pH为因变量，研究H&M光降解的最佳条件。在最佳光降解条件下，光催化剂H&M进行7次降解实验，研究其重复利用性。
| $ 降解率计算公式如下: \;\;\;\;\;\; 降解率=(1-{\rho }_{t}/{\rho }_{0})\times 100\% $ | (1) |
Langmuir-Hinshelwood动力学方程：
| $ {\rho _t}/{\rho _0} = {k_1}t $ | (2) |
| $ - {\ln _{}}({\rho _t}/{\rho _0}) = {k_2}t $ | (3) |
式中：ρ0为暗处理吸附平衡后溶液质量浓度，mg⋅L−1；ρt为光催化t时后溶液质量浓度，mg⋅L−1；k1和k2分别表示零级反应速率常数和一级反应速率常数，min−1；t表示光催化时间，min。
选取偶氮染料甲基橙、酞菁染料直接蓝、蒽醌染料分散红、三芳甲烷类染料考马斯亮蓝和靛族染料亚甲基蓝为降解对象，在最佳降解条件下测定H&M对不同染料的降解率，研究其适用性。
2.5 光催化降解染料机理通过捕获实验检测H&M光降解MO时起主要作用的活性物质，明确降解机理。分别向反应体系加入1 mol⋅L−1的BQ、1 mol⋅L−1的Na2EDTA、1 mol⋅L−1的异丙醇和氮气，作为超氧自由基(⋅O2−)、光生空穴(h+)、羟基自由基(⋅OH)和溶解氧的清除剂，通过降解率分析其降解机理。
3 实验结果与讨论 3.1 红外光谱分析AMHNTs/TiO2-Ti3C2Tx及其中间产物的红外谱如图 2所示。由图 2(a)可知，相比于HNTs的IR谱，除了在3 689、3 617、907和698 cm−1出现归属于HNTs的羟基振动峰[22]，在1 106、1 025、534、468、791、757和432 cm−1出现的归属于HNTs中Si─O振动峰[23]，MHNTs和AMHNTs的IR谱在3 427 cm−1出现归属于Fe3O4上─OH的伸缩振动峰，而且位于1 106 cm−1的Si─O特征峰移动至1 091 cm−1，证明Fe3O4已成功负载在HNTs上。AMHNTs的IR谱在1 557 cm−1出现属于伯胺的弯曲振动峰，表明硅烷偶联剂APTES已成功接枝在HNTs骨架上。IR分析初步证实，已成功制备了表面接有氨基的磁性埃洛石。由图 2(b)可知，经LiF+HCl处理后，MXene的IR谱在1 640、1 082和986 cm−1出现归属于C═O、C─O和C─F的伸缩振动峰；水热氧化后得到TMXene，在585 cm−1出现Ti─O的变形振动特征峰，说明MXene的Ti被部分氧化成TiO2，成功制备了具有光催化性的TMXene；通过异种电荷作用将AMHNTs和TMXene复合得到H&M，其红外谱上具有2种材料的红外特征峰，可初步断定目标产物的成功制备。
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图 2 不同阶段产物的红外光谱图 Fig.2 FT-IR spectra of the products at different stages |
图 3为HNTs、MHNTs、AMHNTs和MAX、MXene、TMXene、H&M的XRD图。
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图 3 不同阶段产物的XRD图 Fig.3 XRD patterns of the products at different stages |
由图 3(a)可知，制备的MHNTs的大部分衍射峰与HNTs的特征峰(标准卡片No.29-1487)相符，分别对应衍射角2θ为11.89°、19.77°、24.56°、34.82°、55.09°及62.16°(图(a)中▲符号标注)。并且在2θ为30.16°、35.49°、43.08°、57.08°及62.68°出现了Fe3O4的特征衍射峰(标准卡片JCPDS 75-0449，图(a)中◊符号标注)说明Fe3O4成功负载于HNTs表面，对比MHNTs和AMHNTs的XRD图可知，APTES的接枝并未改变磁性埃洛石的整体晶体结构。由图 3(b)可知，MAX的特征衍射峰与理论上MAX的特征衍射峰大致相符(标准卡片PDF#97-015-3266，图(b)中■符号标注)，只是经过LiF+HCl刻蚀得到的MXene在2θ = 39.0°出现的衍射峰变小，说明MAX的Al层被成功刻蚀。而且，在2θ = 19.1°出现属于Ti3AlC2的衍射峰，在MXene的XRD图中减小至18.2°，这是剥离Al层后层间距增加造成的。综上所述可证明Ti3AlC2转变为Ti3C2Tx。由TMXene的XRD图可知，在2θ为25.3°、38.6°和48.0°出现了属于锐钛矿型TiO2的特征衍射峰(标准卡片PDF#04-006-9240，图(b)中∇符号标注)，说明部分Ti3C2Tx已经转变为TiO2。在H&M的XRD图中也可观察到属于AMHNTs和TMXene的特征衍射峰，证实光催化剂H&M的成功制备。
3.3 微观形貌分析图 4是HNTs、MHNTs、MAX、MXene、TMXene和H&M的SEM/TEM图。从图 4(a)可知，HNTs表面较光滑，而MHNTs表面均匀分布了粒径较小的颗粒状Fe3O4(图 4(b))；刻蚀Al层前，MAX表面较光滑，层与层之间紧密结合(图 4(c))，比表面积较小，约为3.588 m2⋅g−1(见表 1)；刻蚀Al层后得到的MXene具有类似手风琴的层状结构，片层之间有明显的空隙(图 4(d))；原位氧化后，大量TiO2纳米颗粒均匀地生长在片层间和边缘上(图 4(e))，避免了层与层之间的堆叠，提高了材料的比表面积[24]，TMXene的比表面积增加至5.538 m2⋅g−1(表 1)；图 4(f)是H&M的电镜图，磁性埃洛石成功负载于TiO2-Ti3C2Tx表面，形成异质结复合材料。这与文献报道的结果相似，证明磁性光催化材料的成功制备。
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图 4 不同阶段产物的电镜图 Fig.4 SEM micrographs of the products at different stages |
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表 1 MAX和TMXene的表面特性 Table 1 Surface properties of MAX and TMXene |
图 5为HNTs、MXene、MHNTs、TMXene和H&M的热重分析图。由图 5可知，HNTs和MHNTs在温度θ1为70 ℃以下失重4% 左右，主要是由于表面的吸附水蒸发造成的；70~520 ℃阶段失重11% 左右，是埃洛石纳米管分子中的脱羟基作用造成的，520~1 000 ℃未出现明显失重，说明其结构稳定，性能较好。MXene和TMXene在600 ℃之前没有明显的失重现象，但在600~1 000 ℃，MXene和TMXene均失重20% 左右，这是MXene和TMXene表面的F离子脱落所造成。而H&M的3个失重阶段分别与HNTs、MXene、MHNTs和TMXene的失重阶段呼应，TG结果不但显示材料的热稳定性良好，也证实目标产物的成功制备。
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图 5 不同阶段产物的热重分析图 Fig.5 Thermogravimetric analysis of the products at different stages |
图 6是MHNTs和H&M的磁滞回线图。从图 6可见，MHNTs和H&M的磁滞回线都过原点，且以原点成中心对称，说明2种光催化材料具有超顺磁性，饱和磁强度分别为15和6.6 mT，在外加磁场作用下，能够有效地被外加磁场吸引，实现材料的富集和分离。综上所述证实磁性埃洛石与TMXene成功复合。
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图 6 MHNTs和H&M的磁滞回线图 Fig.6 Hysteresis loops of VSM curves of MHNTs and H&M |
图 7为不同光催化剂对甲基橙溶液的光催化降解动力学，由图 7可知，HNTs、MHNTs、MAX、MXene、TMXene和H&M这6种材料在暗处的吸附能力较弱。在亮处，只有TMXene和H&M表现出优异的光降解性，对MO的降解率分别达到了76.45%和90.09%。
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图 7 不同光催化剂对甲基橙溶液的光催化降解动力学 Fig.7 Profiles of MO photocatalytic degradation kinetics using different photocatalysts |
图 8为TMXene和H&M降解动力学曲线，图中R2为相关系数，N为数据点数目，p为概率值。SD为拟合后的标准差。从图中可看出，TMXene和H&M动力学行为更符合一级动力学反应，表观速率常数分别为0.015和0.025 min−1，说明H&M的光催化降解反应速率比TMXene更快，这可能因为AMHNTs是经过酸化扩孔得到的带端氨基材料，可增强材料的分散性和界面相互作用[25]，具有较强的吸附性能，与TMXene复合后具有更好的光催化性能，提高了H&M的光催化速率。
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图 8 不同光催化剂对甲基橙溶液的光催化降解动力学特征 Fig.8 Kinetic characteristics of MO photocatalytic degradation using different photocatalysts |
图 9为不同光催化剂质量浓度、不同初始质量浓度和不同初始pH对甲基橙溶液的降解动力学特征，图中ρH&M和ρMO分别为H&M和MO的质量浓度。由图 9(a)和(b)可知，随着光催化剂质量浓度的增加，染料的降解率逐渐增加，当光催化剂质量浓度为1.5 mg⋅mL−1时，MO的降解率达到90% 左右，表观速率常数达到0.031 min−1；由图 9(a)和(c)可知，随着MO质量浓度ρMO的增加，光降解速率先提高后降低，主要是因为MO质量浓度增加，污染物分子与光催化剂接触的几率增大，速率提高，但当质量浓度过高时，溶液的颜色加深，光无法快速通过溶液达到光催化剂表面，造成产生的⋅O2−数量不足，从而降低了光降解效率，所以当MO质量浓度为25 mg⋅mL−1时，具有最佳光催化效率；由图 9(a)和(d)可知，pH < 7时，H&M对MO具有较高降解率，而当pH > 7时，降解率逐渐降低，主要是因为当溶液H+质量浓度较高时，促进自由基的形成并参与反应，提高降解效率。综上所述，当光催化剂质量浓度为1.5 mg⋅mL−1、MO初始质量浓度为25 mg⋅mL−1、初始pH为4时，H&M对甲基橙染料具有最佳降解性能，降解率高达90%，表观速率常数达到0.031 min−1。
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图 9 不同光催化剂浓度、不同初始浓度和不同初始pH对甲基橙溶液的降解动力学特征 Fig.9 Kinetic characteristics of MO degradation under different photocatalyst concentrations, initial concentrations and initial pH |
表 2为与其他报道过的光催化剂材料降解染料的结果对比，本研究的新型磁性无机异质结光催化材料H&M具有较高的降解效率。
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表 2 不同光催化剂材料对染料废水的降解效果 Table 2 Degradation performance of different photocatalysts on dye wastewater |
图 10和11分别为活性捕获实验结果和H&M降解MO机理图。
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图 10 活性物种捕获实验 Fig.10 Degradation rates of different active species |
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图 11 H&M光催化降解甲基橙机理图 Fig.11 Schematic diagram of MO photocatalytic degradation mechanism by H&M |
由图 10可知，当未向反应体系中加入任何捕获剂时，降解率为90%；当加入光生空穴(h+)捕获剂苯醌(BQ)时，降解率被明显抑制，降低至30%；当加入超氧自由基(⋅O2−)捕获剂乙EDTA时，降解率为49%；当加入羟基自由基(⋅OH)捕获剂异丙醇(IPA)时，降解率几乎不受影响，达到87%，说明⋅OH不是主要活性物质；当向反应体系通入N2，排除O2后，降解率降低至34%，说明溶液中溶解氧的降低抑制了超氧自由基的生成，从而抑制降解效率。综上所述可知，h+和⋅O2−是H&M降解MO的主要活性物质。结合活性物质捕获实验得出如图 11的降解机理，MO的降解过程可用能带理论来说明[31]，H&M在可见光的照射下被激发，产生光生电子(e−)和h+，异质结复合材料H&M为其提供一个内电场，有效促进界面电荷的转移，使e−从TiO2-Ti3C2Tx迁移至AMHNTs，而h+由AMHNTs迁移至TiO2-Ti3C2Tx，同时，分离出的e−被O2捕获，生成超氧自由基。最后，具有超强的氧化还原能力的h+和⋅O2−将MO降解为CO2和H2O，提升H&M的光催化性能。
3.8 光催化剂的重复使用性能和适用性图 12和13分别为光催化剂H&M的重复使用曲线及使用前后的XRD谱图。由图 12可知，前4次循环，甲基橙的降解效率基本保持不变，降解率在90% 左右，后3次循环，甲基橙的降解效率有所下降，可能是因为在磁分离回收过程中损失了少量的催化剂，也可能是因为催化材料在酸性条件下出现腐蚀溶解现象，导致材料表面上的催化活性位点降低，从而使得降解甲基橙溶液的效率略微降低，但其降解率仍然可达到80%，说明该光催化剂经过简单的磁分离及洗涤干燥处理即可重复使用，且催化性能非常稳定。由图 13可知，7次循环光催化后的H&M相较于使用前的H&M，其晶相结构只略微变化，这可能是因为催化实验在酸性环境下进行，晶相结构受到酸性条件的影响，但不至于影响其光催化性能。
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图 12 H&M光催化剂的循环使用性能 Fig.12 Recycling performance of the H&M photocatalyst |
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图 13 使用前后H&M的XRD谱图 Fig.13 XRD patterns of H&M before and after usage |
图 14是7次循环光催化后的磁分离能力。从图中可以看出本实验制备的磁性光催化剂具有良好的催化稳定性及磁分离性能。
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图 14 H&M光催化剂的7次循环使用后的磁性 Fig.14 Magnetic properties of the H&M photocatalyst after 7 usage cycles |
为了考察异质结光催化材料的适用性能，选取了5类染料开展降解研究。图 15为H&M降解5种不同染料的降解率柱形图。由图 15可知，磁性异质结光催化材料H&M对偶氮染料MO、酞菁染料DB86、蒽醌染料DR60、三芳甲烷类染料AB90和靛族染料MB都具有较好的降解率，除了对DR60的降解率为84.33% 以外，其余染料的降解率都在90% 以上，说明该材料具有良好的广泛适用性，能应用于多种染料的降解。
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图 15 H&M对不同染料的降解性能 Fig.15 Degradation performance on different dyes by H&M |
(1) 以LiF+HCl选择性刻蚀Al层后得到的二维层状Ti3C2Tx为原料，溶剂热法在其表面原位氧化Ti原子形成TiO2微粒，制得层状光催化剂TiO2-Ti3C2Tx。
(2) 再引入由共沉淀法和硅烷偶联反应制得的端氨基磁性埃洛石AMHNTs，负载于TiO2-Ti3C2Tx表面形成异质结结构，静电自组装形成磁性复合光催化剂H&M。
(3) H&M显著提升了光生电子和光生空穴分离速率，促进超氧自由基的形成，对多种染料都具有较高的去除率，也具有磁性回收及循环利用性能，为将来在光学性能研究上提供参考，在光降解染料污染物方面具有极大潜力，是一种极具发展潜力的异质结光催化材料。
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