水溶性二維碳化鈦納米片的合成與表征

14000字 27頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)



摘要
二維碳化鈦是一種過渡金屬碳化物二維晶體，它的結(jié)構(gòu)與石墨烯的結(jié)構(gòu)類似。由于其獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)，二維碳化鈦具有優(yōu)異的物理、化學(xué)及電學(xué)性能，這種材料已在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如催化、儲(chǔ)能裝置、超級(jí)電容器和鋰離子電池以及作為聚合物的增強(qiáng)相等。但是二維納米碳化鈦因表面能較高，熱力學(xué)上傾向于聚焦，在水溶液中容易團(tuán)聚、結(jié)塊、沉淀，這大大限制了其在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。
本文首先用氫氟酸水溶液剝離三維層狀Ti3AlC2中的Al原子層制備二維Ti3C2，然后用對(duì)氨基苯磺酸重氮鹽溶液在二維碳化鈦表面接枝磺酸官能團(tuán)合成水溶性二維碳化鈦納米片。紅外光譜表明磺酸官能團(tuán)可以連接在二維碳化鈦的表面。紫外可見光譜表明磺化二維碳化鈦在水中可以形成穩(wěn)定的分散液。而掃描電鏡和透射電鏡則顯示：磺化后的二維碳化鈦可以合成高質(zhì)量且均勻分散的納米片狀結(jié)構(gòu)。二維磺化碳化鈦經(jīng)弱超聲后，得到了單層或少層的二維納米片，，最大橫向尺寸約為2～3微米。我們的結(jié)果表明：通過在層片表面接枝帶負(fù)電荷的官能團(tuán)的方式可以合成在水中分散性良好的的二維碳化鈦。


關(guān)鍵詞：水溶性;二維碳化鈦;磺化反應(yīng);表面修飾;納米功能材料;