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Ti3AlC2MAX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2nm。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Ti3C2TxMXene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。