MXene前驱体基光催化降解材料的制备文献综述

 2021-12-25 03:12

全文总字数:5640字

文献综述

文 献 综 述1 前言MXenes是一类新兴的类石墨烯二维材料,拥有高导电性、高电磁屏蔽性、高强度等特点,并且其表面富含羟基等活性基团,适合用于聚合物改性。

本文主要通过物理共混和原位聚合两种方法将Ti3C2Tx这种目前研究最为广泛的MXene2MXenes2.1MXenes概述MXenes是一类新型的二维材料,通过选择性刻蚀MAX相中的A层元素而得到,由美国Drexel大学的Yury Gogotsi教授课题组于2011年首次制备。

MAX相是一类三元层状化合物的统称,其中,M是过渡金属元素,A通常为第IIIA族或第IVA族元素,X则代表了碳和/或氮元素,并且具有MnAXn 1的通式。

由于MXenes是由MAX相刻蚀得到的,并且具有与石墨烯(graphene)类似的层状二维结构,因此Yury教授将其命名为MXenes。

相应的,MXenes具有MnAXn 1Tx的通式,其中Tx代表了刻蚀过程中在MXenes片层上形成的丰富基团(例如-OH,-O-和-F等)。

鉴于M元素和A元素的可选范围广泛,MAX相的种类繁多,已有70余种被报导,因此MXenes的种类也有许多,但目前研究最为广泛的还是刻蚀自Ti3AlC2的Ti3C2Tx型MXene,也就是2011年Yury教授报道的第一种MXene。

2.2MXenes的制备迄今为止,MXenes的制备方法已有许多报道,由于MXenes是基于M-A键的结合力弱于M-X键而在保留M-X的情况下破坏M-A键而得到的,因此最主要的制备方法是刻蚀法,主要有以下几种方法:①氢氟酸(HF)刻蚀HF刻蚀是最早制备Ti3C2Tx型MXene的方法,这种方法的反应机理可以简化和概括如下:Ti3AlC2 3HF = AlF3 3/2H2 Ti3C2Ti3C2 2H2O = Ti3C2(OH)2 H2Ti3C2 2HF = Ti3C2F2 H2图1-1 Ti3C2Tx型MXene的刻蚀机理及其结构Fig. 1-1 Etching mechanism and structure of Ti3C2Tx-MXene但HF是一种腐蚀性极强的酸,并且吸入挥发的HF会灼伤呼吸道,在使用时稍有不慎就会危害人生安全。

此外,HF刻蚀的材料层间的结合力较强,剥离的难度较大。

②盐酸(HCl) 氟化锂(LiF)刻蚀Michael等人首次使用HCl和LiF刻蚀了Ti3AlC2得到了Ti3C2Tx,利用原位生成HF的方法完成了刻蚀并得到了黏土状的Ti3C2Tx。

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