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二维过渡金属碳化物(Ti_(3)C_(2)T_(x))对棉针织物的功能整理及其性能分析

纺织学报 2021年第6期42卷 120-127页

作者：李一飞郑敏常朱宁子李丽艳曹元鸣翟旺宜苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215006

为拓展二维过渡金属碳化物(MXene)在纺织品中的应用,基于LiF/HCl选择性刻蚀作用原理,以Ti_(3)AlC_(2)为前驱体,制备出二维纳米材料Ti_(3)C_(2)T_(x)。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱衍射仪、紫外-可见吸收光谱仪等对Ti_... 详细信息

为拓展二维过渡金属碳化物(MXene)在纺织品中的应用,基于LiF/HCl选择性刻蚀作用原理,以Ti_(3)AlC_(2)为前驱体,制备出二维纳米材料Ti_(3)C_(2)T_(x)。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱衍射仪、紫外-可见吸收光谱仪等对Ti_(3)C_(2)T_(x)表面形貌、结构、化学组成进行表征。采用浸轧-预烘-焙烘工艺将Ti_(3)C_(2)T_(x)整理到织物上,优化了整理工艺,并研究了织物的防紫外线及导电性能。结果表明:当Ti_(3)C_(2)T_(x)质量浓度为8 g/L,轧余率为100%,浸渍40 min,150℃焙烘3 min时,经过4次重复整理后,织物表面电阻达到最低值0.602 kΩ/□,此时Ti_(3)C_(2)T_(x)质量分数为1.25%;经过数次整理的织物有极好的防紫外线性能,紫外线防护系数达到500;整理后织物能保持良好的透气性,整理5次的织物经过20次水洗后表面电阻低于5 kΩ/□。

关键词：二维过渡金属碳化物导电织物抗紫外线性能导电性能功能整理棉针织物智能服装

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二维过渡金属碳化物基电磁屏蔽材料的结构设计与性能调控

二维过渡金属碳化物基电磁屏蔽材料的结构设计与性能调控

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作者：李禄禄北京化工大学

学位级别：博士

随着无线通信技术和电子设备的快速发展,研制兼具高性能和多功能的轻质电磁屏蔽材料以解决日益严重的电磁干扰问题已刻不容缓。智能设备和主动防护系统的兴起,促使电磁屏蔽材料从传统被动防护向着新型主动防护过渡,以实现电磁波的可控... 详细信息

随着无线通信技术和电子设备的快速发展,研制兼具高性能和多功能的轻质电磁屏蔽材料以解决日益严重的电磁干扰问题已刻不容缓。智能设备和主动防护系统的兴起,促使电磁屏蔽材料从传统被动防护向着新型主动防护过渡,以实现电磁波的可控屏蔽。然而,准确构筑电磁屏蔽材料的多级结构以实现其轻质化、适形化和高性能依旧面临挑战;性能可动态调控的电磁屏蔽材料尚处于研究初期,其厚度大、调控范围窄、可逆性差及机理不明确等问题亟待解决。本论文以二维过渡金属碳化物（MXene）基电磁屏蔽材料为研究对象,通过结构设计实现了材料的电磁屏蔽性能调控,制备了兼具高导电和优异隔热性能的轻质高性能电磁屏蔽材料、应变驱动的动态调控型电磁屏蔽材料和刺激响应型电磁屏蔽材料。基于此提出了通过结构设计实现性能调控的新方法,阐明了材料多级结构与电磁屏蔽性能之间的关系。主要研究内容和结果如下:（1）轻质多孔MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:针对电磁屏蔽材料轻量化和高性能难以兼顾的问题,提出了通过MXene可控界面组装制备乳液油墨以实现轻质电磁屏蔽材料的3D打印和多级结构可控构筑的新方法。采用正电配体十八胺调控MXene的界面性能使其在水油界面组装制备了乳液油墨。不同乳液液滴表面配体之间的相互作用主导油墨流变性能,其粘度和模量较同浓度分散液提高了3个数量级,实现了超低浓度下二维纳米材料的3D打印(MXene:5 mg m L-1,氧化石墨烯GO:3.6 mg m L-1)。通过乳化参数、乳液内相体积分数和MXene浓度的调节,不仅优化了乳液油墨的流变学性能,而且调控了乳液油墨的微观结构,建立了超轻电磁屏蔽材料的打印方法,实现了多级结构和电磁波衰减网络的可控构筑。打印的MXene泡沫在超低密度(4.1 mg cm-3)下实现了高导电性(～403 S m-1)、高电磁屏蔽性能（64 d B）及优异的隔热性能(25 m W m-1K-1)。此外,研究了微孔结构与材料电磁屏蔽性能的关系,孔径的增大有利于导电网络的构筑,提高了MXene泡沫的导电性和电磁屏蔽性能。（2）动态调控型MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:为实现材料电磁屏蔽性能的动态调控,通过拉伸调控结构变化来调节从屏蔽到透过状态的可逆转换。采用金属离子(Al3+)适度交联MXene纳米片,制备了兼具高导电和优异流变性的Al3+-MXene油墨。通过挤出打印制备了柔性电子器件和结构定制化的电磁屏蔽材料。结合实验结果和理论模拟,通过探讨网格孔的尺寸和形状对电磁屏蔽性能的影响,构筑了高性能柔性MXene网格。利用打印技术可多材料集成的优点,制备了可拉伸MXene基电磁屏蔽结构材料,其电磁屏蔽效能可在8.2-34 d B间动态可逆调控,实现了屏蔽和透过状态之间的切换,循环500次后性能及其调控范围无明显衰减。（3）刺激响应型MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:为实现电磁屏蔽性能的刺激响应型调控,通过层状结构设计制备了兼具多刺激源响应性能和电磁屏蔽性能的柔性薄膜。采用两步真空辅助抽滤法构筑了双层GO/MXene薄膜。基于双层结构设计和构筑基元材料（GO和MXene）对水分子亲和能力的差异,薄膜实现了湿度、近红外光及电等多刺激源下的响应性。通过原位监测近红外光辐照时薄膜中水分子的脱附量和脱附速率,探明薄膜的致动机理。基于双层薄膜的电磁屏蔽性能和刺激响应特性,组装了刺激响应型电磁屏蔽系统。其中,GO/MXene薄膜可依据环境刺激（如近红外光和湿度）改变自身形状来实现屏蔽和透过状态之间的切换以及电磁波的可控屏蔽。此外,基于GO/MXene薄膜组装了智能开关和软体行走机器人。

关键词：二维过渡金属碳化物 3D打印多级结构设计电磁屏蔽性能调控

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二维过渡金属碳化物光热转化及界面传热动力学研究

二维过渡金属碳化物光热转化及界面传热动力学研究

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作者：张琦中国科学院大学

学位级别：博士

近年来，二维过渡金属材料MXene具有优异的电磁屏蔽、吸波、多极表面等离激元效应(SP)以及高效光热转化效率等性质在航空航天，太阳能转化以及光热治疗等应用领域具备潜在的应用价值。然而对于MXene高效光热转化，界面传热机理尚不完全... 详细信息

近年来，二维过渡金属材料MXene具有优异的电磁屏蔽、吸波、多极表面等离激元效应(SP)以及高效光热转化效率等性质在航空航天，太阳能转化以及光热治疗等应用领域具备潜在的应用价值。然而对于MXene高效光热转化，界面传热机理尚不完全清楚。如不同光子激发下热转化机理，MXene与有机分子界面的热传导，MXene-MXene二维层间界面能量转移及多极SP激发下能量弛豫通道等问题。本文利用自主搭建的超快光谱系统测量了MXene在不同光场下与不同界面的超快动力学，探究能量在MXene内部转化以及不同界面结构的热传导。取得以下进展:　　(1)MXene(Ti3C2Tx)宽光谱以及表面等离激元(SP)特征吸收。探究不同波长光激发下电子态激发能量转化的过程。发现MXene在光激发下形成两种电子吸收状态，分别处于在探测光可见和近红外区域。光激发的电子态在1.0-1.5ps时间内完成电子-电子散射，电子-声子耦合后迅速转化为热量。光子能量以及光密度能够有效调制电子-声子耦合作用速率。当光子能量转化为热之后的动力学过程不受激发光的参数影响而只取决于周围环境。此研究表明不同激发光场下能够调控热转化速率，热传递过程只受界面环境的影响，为MXene在光热转化方面的应用奠定了基础。　　(2)MXene-有机分子界面热传导机制。时间分辨光谱与分子动力学模拟结果表明十二烷基硫酸钠分子(SDS)不能直接与MXene表面相互作用，不会影响到Ti3C2Tx与水界面之间的传热。而由于较强的库伦相互作用，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分子可在MXene表面上形成双层结构，能有效的限制Ti3C2Tx热量向水环境中传输，从而能够改变MXene的热量传输途径。并且从实验结果获得了MXene-CTAB界面热导率为G≈81MWm-2K-1。分子动力学模拟同时阐明快速温度升高可能会破坏CTAB的双层结构。此研究有助于指导MXene-分子热传导相关应用领域的材料设计，例如光热治疗。　　(3)MXene-MXene(Ti3C2Tx-Ti3C2Tx)界面热传导机制，为探究Ti3C2Tx-Ti3C2Tx薄膜环境下界面结构对界面传能的影响。通过水环境下激光诱导在Ti3C2Tx纳米片部分氧化制备Ti3C2Tx-TiO2界面结构。结果表明即使Ti3C2Tx轻微氧化会明显促进界面间的热传导，但抑制横向面间的热扩散。原因是氧化后Ti3C2Tx-TiO2结构缩短了界面间的距离同时增加了化学键的数量。相比之下，在水溶液中轻微氧化不足矣有效改变Ti3C2Tx的表面端基与水分子之间热能迁移通路。因为在水环境中热量迁移主要还在Ti3C2Tx-H2O界面传导。我们的研究从微观层面上提供了控制Ti3C2Tx与硬物质界面调控热传输的思路。　　(4)光激发Ti3C2TxSP后的能量转移通道，通过激发Ti3C2Tx不同的状态探测相干声子揭示了Ti3C2Tx纳米片固体薄膜SP能量传递动力学过程。结果表明，MXeneSP能量传递时通过激发SP后产生高能热电子，而热电子不需要经历电子-电子散射在～40fs时间内直接与相干声子耦合新型作用机制。并且得出在780-1580nm光激发范围内，780nm（横向SP模式）激发，高光强下产生热电子比例最高。此外通过调控光场强度能改变电子布居，从而有效控制相干声子的能量转移通道。此研究揭示了Ti3C2Tx的SP与晶格作用的新耦合通道，为MXene在SP相关器件发展提供了基础依据。

关键词：二维过渡金属碳化物光热转化界面传热动力学时间分辨光谱电子-声子耦合

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二维过渡金属碳化物基多功能薄膜的结构设计与性能研究

二维过渡金属碳化物基多功能薄膜的结构设计与性能研究

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作者：陈伟北京化工大学

学位级别：博士

二维过渡金属碳化物(MXene)作为一种新型的二维纳米片，兼具高导电性、高亲水性和高活性表面的特点，在电极材料、电磁屏蔽利料、催化材料、储能材料等领域都具有广阔的应用前景。然而，MXene作为导电材料仍然面临电磁屏蔽性能和透光率... 详细信息

二维过渡金属碳化物(MXene)作为一种新型的二维纳米片，兼具高导电性、高亲水性和高活性表面的特点，在电极材料、电磁屏蔽利料、催化材料、储能材料等领域都具有广阔的应用前景。然而，MXene作为导电材料仍然面临电磁屏蔽性能和透光率难以兼得、应变下电阻变化大、柔韧性和强度差等问题。本论文探索了多种Ti3C2TxMXene基的功能化导电复合材料结构设计和制备方法，设计并制备出了具有高透光率和高电磁屏蔽性能的薄膜、拉伸下电阻不变的导电薄膜、高强度和高韧性的导电薄膜，在此基础上建立了通过结构设计实现性能优化的多种新策略，本论文主要研究内容如下:　　(1)针对透明电磁屏蔽材料高透光率和高电磁屏蔽效能难以兼得的问题，提出通过薄膜微观网络结构和宏观层状结构的协同设计来实现高透光率和高电磁屏蔽效能的新方法。利用喷涂法制备了具有高柔性、高透明和高导电性能的MXene/银纳米线(AgNW)复合薄膜。借助蒸发过程中的毛细管作用实现AgNW网络的焊接，并使复合薄膜具有更好的环境稳定性、耐弯折性能和更低的方阻。将复合薄膜组合形成层状结构，这种层状结构可以在不影响透光率情况下提高薄膜的电磁屏蔽性能。对银纳米线负载量和层间距与电磁屏蔽性能的关系进行了深入的探索，总结并阐明了一种实现高透明和高电磁屏蔽材料的优化方法。通过优化层间距和负载量实现了高透光率高屏蔽效能。双层结构薄膜可以在约80％的透光率下具备接近60dB的高电磁屏蔽效能。通过构建四层结构，可以在约60％透光率下获得96dB的屏蔽效能。进一步利用MXene/AgNW复合薄膜构建了基于纳米摩擦发电器的透明声波传感器，实现了对声波的高精度探测和实时语音识别。　　(2)针对导电材料在应变下电阻变化大问题，提出了一种利用表面微结构诱导的自适应可控微裂纹来实现导电材料在应变下电阻不变的新策略。利用喷涂法将MXene负载于双向预拉伸的聚苯乙烯表面，通过双向拉伸聚苯乙烯的收缩诱导形成多级褶皱MXene膜，将多级褶皱MXene膜嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底成功制得了具有多级褶皱结构的MXene/PDMS导电薄膜。多级褶皱结构的MXene/PDMS薄膜具有高可拉伸性能以及自适应稳定的电阻值，该材料在拉伸过程中具有不变的电阻值。系统地研究了薄膜表面结构与拉伸性能的关系，进而建立了通过优化表面结构制备可拉伸导电材料的具体方法。进一步制备出了基于Ti3C2TxMXene/PDMS的可拉伸高电磁屏蔽薄膜、柔性电加热薄膜。利用离子传感机制，制备了基于Ti3C2TxMXene/PDMS的可拉伸压力传感器，并实现在拉伸状态下高灵敏的压力传感。　　(3)针对导电复合材料的强度、韧性、延展性等和导电性能难以兼得的问题，提出一种利用层状结构来同时改善薄膜整体力学性能和电磁屏蔽性能的新方法。通过真空辅助过滤法分别制备得到了MXene-聚偏氟乙烯(PVDF)复合薄膜和芳纶纳米纤维(ANF)-PVDF复合薄膜，进一步通过对两种薄膜的热压处理制得具有层状结构的MXene-PVDF/ANF-PVDF复合薄膜，这种复合薄膜具有高力学强度、高断裂伸长率、高韧性、高电磁屏蔽效能和优良的环境稳定性能。对薄膜的结构与力学性能的关系、结构与电磁屏蔽的关系进行了深入的探究，在此基础上构建了三层结构的复合薄膜，该复合薄膜拉伸强度为121MPa、断裂伸长率为35％，断裂韧性为32.13MJ·m3，并且电磁屏蔽效能达到58dB.

关键词：二维过渡金属碳化物电磁屏蔽复合膜结构设计导电性能

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二维过渡金属碳化物材料的结构与磁学性质的第一性原理研究

二维过渡金属碳化物材料的结构与磁学性质的第一性原理研究

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作者：娄娅娅贵州师范大学

学位级别：硕士

自旋电子器件因具有非易失性、低能耗和速度快等优点,成为了信息技术的重要发展方向。二维材料的出现使得基于二维材料的自旋电子器件具有微型化及低能耗等特点。磁性材料作为自旋电子器件的基础,新兴的二维磁性材料依靠其丰富且新奇的... 详细信息

自旋电子器件因具有非易失性、低能耗和速度快等优点,成为了信息技术的重要发展方向。二维材料的出现使得基于二维材料的自旋电子器件具有微型化及低能耗等特点。磁性材料作为自旋电子器件的基础,新兴的二维磁性材料依靠其丰富且新奇的磁学现象,为新一代自旋电子器件的构建提供了平台。因此,寻找具有本征铁磁性、特别是室温下能稳定存在的新型二维磁性材料,对于制备新一代自旋电子器件尤为关键。其中,二维磁性过渡金属碳化物作为一种环保无污染的新型二维材料,因其具有原子厚度、表面平整以及丰富可调的磁学性质在自旋电子器件得到了广泛的应用。已有研究表明对二维过渡金属碳化物磁性的调控,将有可能设计出更小型,性能更高效的自旋电子器件。本论文采用第一性原理,系统地研究了具有本征铁磁性的Fe基和Co基碳化物的电子结构及磁性调控。该工作将为二维材料应用于自旋电子器件提供理论参考。主要研究内容概述如下:（1）单层Fe2C为铁磁金属,具有510 K的高居里温度（TC）。在大双轴应变下会发生铁磁（FM）-反铁磁（AFM）相变。引入拉伸应变后,体系磁矩、磁各向异性（MAE）、自旋极化率（P）和Néel温度（TN）显著提高。在单层Fe2C施加小于8%的拉伸应变有助于增强体系磁矩、MAE及P,并使TC保持在室温以上。通过官能团（H、F、Cl、Br）对Fe2C进行对称及非对称修饰。结果表明表面官能团修饰可以提高体系的P;H基团的引入将降低体系铁磁性但不改变体系金属特性;值得注意的是,Fe2CCl Br为铁磁半金属,Fe2CF2和Fe2CFCl为双极铁磁半导体,TC分别为353、988和995 K。空穴掺杂可以提高Fe2C单层的磁矩、P以及改变其磁化方向。少量的空穴掺杂可以提高体系的TC,在每单胞-0.5e的掺杂浓度下,TC达到最大值616 K。（2）单层Co2C是具有本征磁性的二维材料,TC低于室温。双轴应变及空穴掺杂对Co2C的调控效果不显著。用V、Cr和Mn替换Co2C中的一层Co原子层形成了双过渡金属（DTM）碳化物Co MC（M=V、Cr、Mn）。其中Co Mn C为铁磁金属,具有1366 K的高TC,是一种较为理想的自旋电子学材料。而Co VC和Co Cr C为反铁磁金属,TN远低于室温。在单层Co MC上施加双轴应变,结果表明Co VC和Co Cr C分别在±2%和2%的应力下发生AFM-FM相变,且施加大于4%的拉伸应变能够使TC提升到室温以上。在8%的拉伸应变作用下,Co Mn C的TC增加到2374 K。此外,拉伸应变诱导Co VC转变为铁磁半金属或半导体。空穴掺杂能够有效的调控Co MC的性质。在每单胞-0.1e空穴掺杂浓度下,Co VC和Co Cr C发生AFM-FM相变。Co VC和Co Mn C分别在每单胞-0.2e和-0.4e空穴掺杂浓度下转变为铁磁半金属。空穴掺杂作用下Co VC和Co Cr C获得较大的面内MAE而Co Mn C的磁化方向发生改变。更重要的是,空穴掺杂能显著Co MC单层的TC/N,在大于每单胞-0.5e的掺杂浓度下,Co VC和Co Cr C的TC高于室温。以上结果证明了拉伸应变及空穴掺杂有利于DTM碳化物Co MC实现室温铁磁性。综上所述,本文从二维过渡金属碳化物的室温铁磁性出发,通过官能团修饰、双轴应变及空穴掺杂实现对其磁性的调控,优化其性能,使得单层Fe2C和Co2C更适用于自旋电子器件,同时为实现自旋电子器件的制备提供了理论指导。

关键词：二维过渡金属碳化物自旋电子器件磁性调控居里温度第一性原理

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二维过渡金属碳化物（MXene）的吸波性能调控及其复合材料的电磁屏蔽性能研究

二维过渡金属碳化物（MXene）的吸波性能调控及其复合材料的电磁...

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作者：王武风东华大学

学位级别：硕士

电子产品在生活中的使用日益广泛,带来便利的同时也带来了电磁污染。电磁干扰不仅会影响设备的正常运行还危害人体健康,为了减少电磁干扰,电磁波吸收与屏蔽材料应运而生。电子设备的发展要求吸波与屏蔽材料兼具“薄、轻、宽、强”的特点... 详细信息

电子产品在生活中的使用日益广泛,带来便利的同时也带来了电磁污染。电磁干扰不仅会影响设备的正常运行还危害人体健康,为了减少电磁干扰,电磁波吸收与屏蔽材料应运而生。电子设备的发展要求吸波与屏蔽材料兼具“薄、轻、宽、强”的特点,二维过渡金属碳化物（MXene）因为密度低、电导率高、比表面积大在电磁波吸收与屏蔽领域备受重视。本论文以Ti3C2Tx类型的MXene材料为对象,研究了不同离子插层Ti3C2Tx材料的吸波性能和Ti3C2Tx/Si O2复合材料的电磁屏蔽性能,主要研究内容与结论如下: （1）制备了不同离子插层的Ti3C2Tx,并测试了其吸波性能。采用HF刻蚀Ti3Al C2得到了高纯度的层状Ti3C2Tx,用NH3·H2O、N2H4·H2O、Na OH溶液插层,通过XRD和XPS表征,发现离子插层增大了Ti3C2Tx层间距并且生成了Ti O2。在2-18GHz频率范围内,Ti3C2Tx在3.8mm的厚度下取得最小RL（反射损耗）-23.6d B,N2H4·H2O-Ti3C2Tx、NH3·H2O-Ti3C2Tx在2.1mm厚度下分别达到了-31.3d B、-30.4d B的最小RL,Na OH-Ti3C2Tx在厚度2.5mm下取得最小RL-21.8d B。离子插层的Ti3C2Tx主要依靠共振损耗衰减电磁波。（2）制备了Ti3C2Tx/Si O2复合材料,并测试了其力学与电磁屏蔽性能。利用Li F+HCl原位生成HF刻蚀了Ti3Al C2,剥离获得了Ti3C2Tx纳米片。利用具有高烧结活性的介孔二氧化硅FDU-12为原料,通过异相沉积法与Ti3C2Tx复合后,在950℃的低温烧结获得了复合材料。通过XRD和SEM测试,发现Ti3C2Tx在高温下被氧化,但仍然保持片状结构。测试了复合材料在K波段（18-26.5GHz）电磁屏蔽性能,1wt%Ti3C2Tx、5wt%Ti3C2Tx、10wt%Ti3C2Tx的SET值（屏蔽效能）分别达到了6.2d B、16.9 d B、27.6d B。Ti3C2Tx/Si O2复合材料的屏蔽效能主要来源于Ti3C2Tx的高导电率所带来的表面反射和内部多重反射。本论文制备了不同离子插层的Ti3C2Tx吸波材料和Ti3C2Tx/Si O2复合电磁屏蔽材料,获得了较好的吸波与电磁屏蔽性能并分析了电磁波衰减机理,为离子插层调控Ti3C2Tx吸波性能和结构-功能一体化Ti3C2Tx复合材料的应用做了有益的探索。

关键词：二维过渡金属碳化物复合材料低温烧结吸波性能电磁屏蔽性能

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二维过渡金属碳化物对Eu(III)和Re(VII)吸附行为研究

二维过渡金属碳化物对Eu(III)和Re(VII)吸附行为研究

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作者：宋环南华大学

学位级别：硕士

近年来核能利用的快速发展使得放射性核废物的产生量显著增加，如何安全妥善地处理好这些核废物，使之不会对生态环境和人类健康造成严重威胁，是影响核能可持续发展的关键因素。而开发功能性纳米材料用于高效快速地去除水体中的放射性... 详细信息

近年来核能利用的快速发展使得放射性核废物的产生量显著增加，如何安全妥善地处理好这些核废物，使之不会对生态环境和人类健康造成严重威胁，是影响核能可持续发展的关键因素。而开发功能性纳米材料用于高效快速地去除水体中的放射性核素已成为放射性污染防治和环境修复的有效手段。二维过渡金属碳化物(MXene)是一种新型的层状纳米材料，MXene材料因表现出较大的比表面积、丰富的活性位点、较高的离子交换容量、可控的层间距以及良好的亲水性等优点，有望在处理放射性废水中的放射性核素方面发挥作用。本文选取了MXene材料中的Ti3C2Tx和Ti2CTx，制备了碱化的Ti3C2Tx(Na-Ti3C2Tx)和Ti2CTx/聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)的复合材料，用于水溶液中的Eu(III)和Re(VII)的去除行为研究，这些研究结果可为MXene材料清除环境水体中的三价次锕系、镧系以及99Tc等放射性核素提供基础数据和经验参考。　　(1)对二维过渡金属碳化物(MXene)进行碱化处理，制备了碱化碳化钛(Na-Ti3C2Tx)。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、马尔文Zeta电位仪等对其结构和形貌进行了表征。采用批次实验(固液比、溶液pH和离子强度、动力学、等温线、热力学)对Na-Ti3C2Tx去除Eu(III)的行为进行了系统研究。实验结果表明：整个吸附过程受溶液pH和离子强度影响较大，吸附过程在很短的时间(5min)就达到了吸附平衡，该过程更符合Langmuir吸附模型，在298K时最大吸附容量可达54.05mgg-1。热力学结果表明Na-Ti3C2Tx对Eu(III)的吸附为自发吸热反应过程。酸性条件下主要的吸附机理是Eu3+离子与MXene层间的Na+离子发生了离子交换，吸附后的Eu(III)主要以外层配位络合物的形式存在。　　(2)通过Ti2CTx型MXene和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)进行复合，制备了一种具有三维网络的新型MXene-聚电解质纳米复合材料。使用XRD、SEM、马尔文Zeta电位仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、氮气吸附/脱附、X射线光电能谱(XPS)等进行了系统的表征。采用动力学、溶液pH、等温线、离子强度等批次实验方法对复合材料去除Re(VII)的行为进行了系统研究。结果显示动力学过程符合准二级动力学模型，等温吸附过程显示复合材料对铼的去除更符合Langmuir模型，在298K时最大吸附容量为363mgg-1。通过X射线光电子能谱和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱学分析确定了固定机理为吸附还原过程。

关键词：二维过渡金属碳化物放射性核素 Eu(Ⅲ) Re(Ⅶ) 吸附行为

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二维过渡金属碳化物的结构、电磁特性及微波吸收性能

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黑龙江大学自然科学学报 2019年第1期36卷 47-60页

作者：蔡永珠何朋疏金成曹茂盛北京理工大学材料学院北京100081

二维(2D)过渡金属碳化物(MXenes)具有完美的层状结构、超高导电性和易调控的活性表面,这些优点使其在微波吸收和电磁屏蔽应用中表现出极大的吸引力。本文综述了2D MXene基材料的结构、电磁特性和微波吸收性能,并分析了目前该材料面临的... 详细信息

二维(2D)过渡金属碳化物(MXenes)具有完美的层状结构、超高导电性和易调控的活性表面,这些优点使其在微波吸收和电磁屏蔽应用中表现出极大的吸引力。本文综述了2D MXene基材料的结构、电磁特性和微波吸收性能,并分析了目前该材料面临的主要问题和未来的发展趋势。

关键词：二维过渡金属碳化物电子结构电磁特性微波吸收

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二维过渡金属碳化物对放射性核素的吸附分离应用研究

二维过渡金属碳化物对放射性核素的吸附分离应用研究

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第四届全国核化学与放射化学青年学术研讨会

作者：王琳陶武清张玉娟柴之芳石伟群中国科学院高能物理研究所核能放射化学实验室

环境中放射性污染的高效治理以及核废物的妥善处置是当前制约核能健康发展和广泛应用的关键因素.二维过渡金属碳化物(MXene)是近期能源与环境领域的研究热点材料.MXene具有大量的端基活性位点和独特的纳米多层结构,是容纳放射性核素的... 详细信息

环境中放射性污染的高效治理以及核废物的妥善处置是当前制约核能健康发展和广泛应用的关键因素.二维过渡金属碳化物(MXene)是近期能源与环境领域的研究热点材料.MXene具有大量的端基活性位点和独特的纳米多层结构,是容纳放射性核素的理想载体,并且这类纯无机的材料表现出优异的抗辐照性能以及良好的导热性能,有望用于将来强辐射、高释热等极端条件下的核素分离应用.此外目前已得到的MXene材料大于15种,根据元素组成和结构的不同它们的性质也各异,因此将这类材料用于核素吸附分离,具有很强的可选性和多样性.本文筛选了碳化钒型(V2CTx)和碳化钛型(Ti3C2Tx)两类MXene材料，系统地研究了它们对放射性核素U(Ⅵ)的吸附行为和相关作用机理。首先通过HF刻蚀V2AIC三元金属陶瓷粉体制备高质量V2CTx，吸附实验表明V2CTx对U(Ⅵ)具有较高的吸附容量（174 mg g-1），较快的吸附动力学(4h)，以及良好的离子选择性。扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)结果表明铀酰离子与该片层材料钒活性位点上的两个羟基结合形成了稳定的二齿配合物，从而实现对U(Ⅵ)快速高效吸附。同时利用第一性原理建立模型进行理论计算，得到V2CTx-U配合物的能量最优构象和配位模式均与EXAFS结果保持一致。相比于V2CTx，T13C2Tx稳定性好、制备简单、成本低廉，并且理论研究表明Ti3C2Tx能够与铀酰离子发生较强的相互作用。

关键词：二维过渡金属碳化物制备工艺放射性核素吸附分离行为

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新型二维过渡金属碳化物研究进展

引用

化工新型材料 2017年第12期45卷 16-20页

作者：石宝宝贾志军王毅齐涛中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190

二维过渡金属碳化物(MXene)类似石墨烯结构,具有良好的导电性、延展性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能。总结近年来MXene结构和性能等方面的研究成果,分析了研究中的重点、难点问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展... 详细信息

二维过渡金属碳化物(MXene)类似石墨烯结构,具有良好的导电性、延展性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能。总结近年来MXene结构和性能等方面的研究成果,分析了研究中的重点、难点问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向。

关键词：二维过渡金属碳化物二维晶体材料制备应用电化学特性

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