MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti3C2Tx引入量为30 mg时,所制MoS2/Ti3C2Tx异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。

新型二维材料Ti_(3)C_(2)Tx MXene制备及其气敏性能研究

随着石墨烯材料的发现,二维材料被人们广泛认识并逐渐应用,相比于传统二维材料,二维过渡金属碳化物(MXene)的力学、磁学和电学性能更加优异.本文分别利用HF溶液和LiF/HCl溶液刻蚀Ti_(3)AlC_(2)获得了Ti3C2Tx样品,通过电子扫描显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和气敏特性分析,研究了刻蚀剂对Ti_(3)C_(2)Tx材料结构和气敏性能的影响.材料结构分析表明:HF和LiF/HCl刻蚀剂均对Ti_(3)C_(2)Tx材料具有良好的刻蚀效果;气敏性能结果表明:LiF/HCl刻蚀剂制备的Ti_(3)C_(2)Tx的气敏性能优于HF刻蚀剂,并实现了室温下宽范围、较高灵敏和较高稳定地检测NH3.分析认为:LiF/HCl溶液刻蚀制备的Ti_(3)C_(2)Tx材料表面具有较高比例的—O和—OH官能团,是其高传感性能的主要原因.本实验研究可为Ti_(3)C_(2)Tx基传感器件的气敏研究和实际应用奠定一定的理论基础.

二维层状材料Ti_3C_2T_x的制备及其电化学储钠性能

为了探究二维材料Ti_3C_2T_x在制备过程中的影响因素及其电化学性能,采用浓氢氟酸对Ti3AlC2进行液相刻蚀获得Ti_3C_2T_x,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼测试(Raman)表征产物的形貌、结构以及表面状态,并分析其电化学储钠性能.结果表明:适当地延长刻蚀时间,MAX相中A层原子被刻蚀的程度加剧,导致产物的层间距增大,但刻蚀时间过长引起片层发生重新堆叠;刻蚀温度的提升会使材料结构的完整性降低;最佳实验参数为常温条件下进行24 h的氢氟酸刻蚀,合成as-Ti_3C_2T_x,但是as-Ti_3C_2T_x表面测得含有一定量的O类和F类官能团;作为负极应用于钠离子电池中,在20 mA/g时,as-Ti_3C_2T_x的质量比容量可达130 mA·h/g,在100 mA/g下经过500次长循环,容量可以保持在75 mA·h/g,循环性能良好,且接触电阻和电荷转移电阻均较小.

二维Ti3C2TxMXene材料的制备与工艺优化

二维(2D)过渡金属碳/氮化物(MXene)材料是当前最受关注的二维材料之一,其中二维碳化钛(Ti3C2Tx MXene)材料的研究最为广泛。该材料目前主要通过刻蚀三元碳化物或氮化物(MAX相)后进一步插层得到,因此MAX相材料的纯度和制备工艺条件直接决定了Ti3C2Tx MXene材料的物化性质。主要完成了不同Ti3AlC2 MAX相材料的筛选,选择氢氟酸(HF)刻蚀,并优化了不同的插层方法,制备了一系列Ti3C2Tx MXene材料。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征,确定使用原位锂离子(Li^+)插层法可有效获得单层Ti3C2Tx MXene材料。制备的单层Ti3C2Tx MXene材料的表面平整,片径约为150 nm,厚度约为2 nm。同时,创新性地采用涡旋震荡辅助材料分层,极大地缩短了超声时间,提高了单层Ti3C2Tx MXene材料的产率(可达70%),并且可以避免材料氧化,为Ti3C2Tx MXene材料未来应用提供了新方法。

Ti_3C_2负载ZnO二维材料的制备及其电性能

以Ti_3C_2、Zn(NO3)2·6H2O、NaOH和SDBS为原料,采用水热法在不同锌碱比的条件下,合成Ti_3C_2负载ZnO二维电极材料.通过XRD和SEM分析发现,在水热15h、100℃、Zn(NO3)2·6H2O∶NaOH(摩尔比)为1∶20、ZnO∶SDBS(摩尔比)为3∶1的条件下,随着Ti_3C_2∶ZnO质量比的不断增加,ZnO的形貌由纳米棒状向纳米片状转变.电性能测试果表明:当Ti_3C_2与ZnO质量比为1∶10时,Ti_3C_2负载ZnO二维材料的比电容和电容及电性能最佳,在1A/g电流密度下可逆比电容达到24.67F/g,电容达到44.80F,且循环3 000次之后保持67.56%.

刻蚀方法对Ti3C2二维材料层状结构的影响

为了进一步提高Ti3C2纳米片的层间距,分别采用HF直接刻蚀法和原位HF刻蚀法,研究了刻蚀方法对MXene(Ti3C2)层状结构的影响。结果表明,采用HF直接刻蚀法时,获得样品的形貌为风琴状多层堆叠的纳米片,当加入20 mL质量分数为30%的HF溶液,于35℃刻蚀24 h,得到层间距达1.046 nm且层状结构完整的多层Ti3C2纳米片。采用更温和的原位HF刻蚀法时,制备出更少片层的Ti3C2纳米片,层间距达到1.54 nm,层间距的增加有利于提高Ti3C2的比表面积利用率,使其在吸波材料、柔性电子元器件和传感器等领域具有潜在的应用前景。

Ti_(3)C_(2)Tx/Bi_(2)WO_(6)复合材料的制备及其光催化性能

采用水热法制备Ti_(3)C_(2)Tx/Bi_(2)WO_(6)复合材料,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、高倍透射电镜(HR-TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)等技术对其进行表征。结果表明,复合材料中Ti_(3)C_(2)Tx由原来的手风琴状结构分散成片状结构,且穿插在卷曲片状结构的Bi_(2)WO_(6)中。以酸性品红(AF)为模拟污染物,考察Ti_(3)C_(2)Tx/Bi_(2)WO_(6)对AF的光降解效果,当Ti_(3)C_(2)Tx的质量分数为7%时,Ti_(3)C_(2)Tx/Bi_(2)WO_(6)的光催化活性较好,光照60 min后,AF降解率达到90.37%。该光催化剂稳定性较好,重复使用四次,AF降解率仍达到80.91%。降解机理研究表明,h^(+)和·O_(2)^(-)是降解AF的主要活性物质。

二维晶体Ti_3C_2的制备及其对有机染料的吸附性能研究

采用49%的氢氟酸刻蚀Ti_3AlC_2成功制备了层状二维晶体Ti_3C_2,并研究了其作为吸附剂对有机染料罗丹明B(RhB)、亚甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、气体吸附分析仪、紫外可见分光光度计等对样品物相、晶体结构和孔隙结构及比表面积进行了表征,考察了温度和染料浓度对Ti_3C_2吸附效果的影响。结果表明,二维晶体Ti_3C_2对有机染料具有较好的吸附性能,随着温度的升高吸附速率有明显的提高;Ti_3C_2对RhB和MB的吸附效果随着温度的升高均有明显的提高,但对100 mg/L的MO,在25℃时吸附效果最好。45℃时,Ti_3C_2对浓度为50 mg/L的染料的吸附速率RhB>MB>MO。

Ag2CrO4/Ti3C2Tx复合材料的合成及可见光光催化性能的研究

首次采用简易沉淀法制备了新型Ag2CrO4/Ti3C2Tx复合材料,将两种能级匹配的半导体结合起来形成了异质结。通过XRD、SEM、EIS与DRS等技术对材料进行了表征,结果显示通过HF刻蚀所制备的纯Ti3C2Tx为手风琴层状结构,多面体状的Ag2CrO4纳米颗粒牢固附着Ti3C2Tx表面。研究了其在可见光下光催化活性,研究结果显示当Ti3C2Tx的含量为0.4%(质量分数)时复合材料的光催化活性最高,是纯Ag2CrO4的1.9倍。多次循环实验后,Ag2CrO4/Ti3C2Tx表现出良好的稳定性,ESR与自由基捕获测试显示超氧自由基与空穴是主要活性物质,并根据所得结果提出了复合材料光催化活性增强机理。

酚醛树脂/Ti3C2TxMXene导电复合材料制备与性能

通过氢氟酸溶液刻蚀Ti3AlC2 MAX粉末制得Ti3C2TxMXene纳米片。然后,采用溶液共混的方法制备了酚醛树脂/Ti3C2TxMXene导电复合材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对其结构、微观形貌及性能进行表征。结果表明:Ti3C2TxMXene纳米片均匀分散在酚醛树脂里面,形成良好的导电通路。探讨Ti3C2TxMXene纳米片的用量对复合材料的导电性能和力学性能的影响。结果表明:酚醛树脂/Ti3C2TxMXene导电复合材料的电导率,冲击强度和拉伸强度随Ti3C2TxMXene纳米片含量的增加而逐渐增加;当Ti3C2TxMXene纳米片的含量为1.2%时,酚醛树脂/Ti3C2TxMXene导电复合材料的综合性能最优,此时酚醛树脂/Ti3C2TxMXene导电复合材料的电导率为4.36×104 S/m,冲击强度和弯曲强度分别为23.9 kJ/m2和65.9 MPa。

少层Ti3C2Tx基复合材料的制备及其光催化性能

通过刻蚀Ti3AlC2前驱体制得少层Ti3C2Tx(DL-Ti3C2Tx),以二甲基亚砜为反应溶剂采用溶剂热法控制氧化DL-Ti3C2Tx制备了TiO2/DL-Ti3C2Tx复合材料。借助XRD、SEM、TEM、Raman等对相关样品的物相结构及微观形貌进行表征,并通过罗丹明B的光降解实验评价了所制复合材料的光催化性能。结果表明,复合材料DL-Ti3C2Tx片层的表面形成了均匀致密的锐钛矿型TiO2纳米颗粒,通过控制溶剂热温度能够调控复合材料中DL-Ti3C2Tx和TiO2的相对含量,并且当溶剂热温度为100℃时,所制TiO2/DL-Ti3C2Tx复合材料光催化性能最佳。

二维层状Ti3C2的制备及其增强的微波吸收性能

为探究制备工艺对二维层状Ti3C2形貌及吸波性能的影响,采用化学液相蚀刻法,改变蚀刻温度和蚀刻时间,利用质量分数40%的HF选择性蚀刻Ti3AlC2,制得5种二维层状Ti3C2,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和矢量网络分析仪等对所制备样品的微观结构和电磁参数进行表征和测试,优选吸波性能优异的Ti3C2制备工艺。结果表明:当蚀刻温度25℃,蚀刻时间24 h时,可得到结晶度较好的Ti3C2;当蚀刻时间12 h,蚀刻温度40℃时,可得到层间距更大的Ti3C2;当蚀刻时间8 h,蚀刻温度25℃时,Ti3C2具有较宽的有效吸波频段(<-10 dB,0.5 GHz);当匹配厚度为3 mm时,在11.4 GHz处Ti3C2反射率损耗达到极值为-27.95 dB。

一步水热法制备TiO_(2)/Ti_(3)C_(2)纳米复合材料及其光催化性能

通过一步水热法制备出了TiO_2/Ti_3C_2复合材料.该复合物是将TiO_2晶体颗粒生长在二维层状Ti_3C_2上,得到的复合材料结合了TiO_2优异的光催化性能以及Ti_3C_2良好的电子传输性能.通过XRD、SEM、TEM、BET等手段分析研究了TiO_2/Ti_3C_2复合材料的物相组成和显微结构,并对其进行了光催化性能测试.这种结合有利于光照条件下产生的光生载流子快速的分离和传输,达到加快光催化降解有机染料的目的.结果表明,TiO_2/Ti_3C_2复合材料的光催化降解效率明显优于Ti_3C_2和TiO_2.

Ti3C2Tx和磁性金属 MOFs复合材料的设计合成及吸波性能研究进展

随着微电子器件和雷达探测技术的发展和使用,电磁污染已成为普遍存在的问题.基于微波吸收材料在民用领域中的重要性,许多纳米材料已用于微波吸收.MXene(碳化物、氮化物、碳氮化物)是一种新兴的二维(2D)材料家族,具有良好的结构和吸波特性,但团聚限制其在吸波方面的应用.磁性金属 MOFs(金属有机框架)煅烧后可以提供优异的磁损耗,但不佳的导电性使其吸波性能不够理想.将 MOFs框架嵌入到 MXene通道中,不仅可以提高复合材料的介电常数和 磁 导 率,还 可 有 效 避 免 MXene的 损 伤 和 堆 叠 问 题.在 这 篇 综 述 中,我 们 讨 论 了 MXene家 族 中Ti3C2Tx 和磁性金属 MOFs(MMOFs)复合吸波材料的最新研究进展,指出了 Ti3C2Tx 和 MOFs复合材料的协同效应,通过对不同种类的 Ti3C2Tx@MMOFs复合材料的合成及吸波性能分析,提出可供参考的高性能吸波复合材料的设计方法,并指出了目前存在的不足和对未来吸波材料发展的展望.

Ti3C2TX/Au@Pt纳米花复合膜的制备及其无酶H2O2传感器的应用

基于二维过渡金属碳化物(MXene)-Ti3C2Tx材料的导电性与Au@Pt纳米花的催化活性,组装了一种用于超灵敏和快速检测H2O2含量的Ti3C2Tx/Au@Pt纳米花无酶传感器。通过发射扫描电镜和X-射线衍射对制备的Ti3C2Tx进行表征。结果表明Ti3C2Tx材料表现出特有的手风琴结构,Ti3C2Tx/Au@Pt为以Au粒子为中心,Pt粒子环绕周围组成蒲公英状纳米球。研究了H2O2在Ti3C2Tx/Au@Pt纳米花修饰玻碳电极上的循环伏安曲线和时间电流曲线,结果显示该修饰电极检测H2O2具有线性范围良好(0.03~1100μmol/L)、灵敏度高(检出限可达0.02μmol/L)、抗干扰性和再现性好等优点。与传统滴定法相比,该新型无酶传感器能在复杂环境下快速准确检出H2O2含量。

不同横向尺寸单层Ti3C2Tx纳米片的制备及其电化学性能研究

近年来,一种新型二维过渡金属碳化物及氮化物(MXene)凭借大的比表面积、良好的亲水性、金属导电性等物理化学性质而广受关注。通过LiF和HCl刻蚀Ti3AlC2的Al层,改变机械剥离强度和方式,以及离心速率和时间,可控制备出平均横向尺寸为625和2562 nm的单层Ti3C2Tx型MXene。借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对二维Ti3C2Tx进行形貌、结构和成分的表征。使用电化学工作站表征Ti3C2Tx的电化学性能。结果表明:小片层Ti3C2Tx(625 nm)的质量比电容高达561.9 F/g,远高于文献报道的石墨烯、碳纳米管和二氧化锰等电极材料;Ti3C2Tx电极在循环测试104次后,其比电容仍保持初始96%的容量。

一步水热法制备MoO_3@TiO_2/Ti_3C_2及其电化学性能研究

以七钼酸铵、盐酸、二维层状Ti_3C_2为原料采用水热法制备了一种超级电容器的电极材料,并且研究了负载MoO_3对于Ti_3C_2电化学性能的影响.采用XRD和SEM对复合材料的组成和微观结构进行分析,并利用电化学工作站对材料进行电化学性能的测试,其中包括循环伏安曲线,恒流充放电曲线,阻抗和循环性能的测试.结果表明:通过引入Mo源生成MoO_3和原位生成TiO_2对材料进行改性,增加了电解液与电极材料的接触面积并形成离子通道,加快了电解液中的离子移动的速率,从而提高了材料的电化学性能.

超声辅助刻蚀对Ti_3C_2T_x微观结构的影响

二维层状材料MXene由于其独特的物理化学性质,受到了广泛关注。本文通过超声辅助刻蚀Ti_3AlC_2的方法制备了多层的Ti_3C_2T_x,利用X射线衍射仪、N_2吸脱附测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其微观结构的变化特征进行了详细的表征和分析,并与磁力搅拌刻蚀制备的Ti_3C_2T_x样品相对比。结果表明,与磁力搅拌刻蚀相比,超声辅助刻蚀可以进一步减小Ti_3C_2T_x平均薄层厚度和增加原子层间距,主要原因是超声处理能够促进未发生反应的薄片层中Al原子层的刻蚀。刻蚀过程中同一Al原子层有些区域先发生刻蚀,而一些区域依然存在Al原子。探明了附着在Ti_3C_2T_x表面几十纳米的颗粒是空间群为■的六方结构AlF_3,并且随着刻蚀时间的增加,其逐渐向非晶体转变。

二维晶体材料MXene的电化学应用研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的新型二维过渡金属碳化物或碳氮化物,通过氟盐和盐酸或氢氟酸刻蚀前驱体MAX相中的活泼金属元素得到,其化学通式为Mn+1XnT(n=1,2,3…),T表示表面所附着的官能团(-H、-F或-OH)。得益于其表面的官能团,MXene在储能方面应用较为广泛。通过表面改性、离子插层,增加MXene晶面间距,提高离子传输效率,以优化MXene在电化学方面的应用。综述了以Ti3C2为代表的MXene的制备方法、理论研究以及在锂离子电池、锂硫电池、超级电容器等方面的应用研究进展,展望了MXene在电化学领域的应用前景和未来的研究方向。

雪花状二氧化钛/二维纳米碳化钛复合材料的制备方法

雪花状二氧化钛/二维纳米碳化钛复合材料的制备方法.首先制备合成出高纯度的三元层状Ti3AlC2陶瓷块体,高能球磨成细化粉体；再将其浸没在氢氟酸溶液中反应,一段时间后用去离子水离心清洗,再用无水乙醇清洗、干燥,得到二维层状纳米材料MXeneTi3C2;最后将二维纳米MXeneTi3C2样品进行热处理,随炉冷却至室温,再用去离子水浸泡,然后烘干,即得雪花状锐钛矿型TiO2/MXeneTiA复合材料.