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南昌大學化學系Xiaoyong Zhang和Qian-Yong Cao等--六氯環三磷腈基木質素磺酸鈉功能化MXene的制備及其吸附應用

MXene是一種新出現的二維材料，已被廣泛應用于不同的應用領域，包括作為吸附去除環境污染物的吸附劑。但由于缺乏活性吸附位點，不可避免地會影響其吸附性能，一般需要進行表面功能化處理。本研究以六氯環三磷腈(HCCP)為連接基團，以Ti₃C₂和木質素磺酸鈉為偶聯基團，通過簡單取代反應制備了一種新型MXene基吸附劑Ti₃C₂-SL。研究了Ti₃C₂-SL作為吸附劑對鹽酸阿霉素(DOX)的吸附性能，并通過多項實驗考察了不同參數對吸附性能的影響。對實驗數據進行擬合，計算相關參數，研究吸附動力學和熱力學。結果表明，Ti₃C₂- SL能快速吸附DOX, 2 min內吸附量達到較高值，平衡后的最大吸附量達到190.78 mg g^-1，是Ti₃C₂的4倍左右。吸附過程是自發的吸熱過程，以物理吸附為主。以上結果表明，Ti₃C₂-SL在吸附去除環境污染物方面具有廣闊的應用前景。

圖1. Ti₃C₂、Ti₃C₂- APTES和Ti₃C₂- SL的合成過程。

圖2 (A)Ti₃C₂和Ti₃C₂- SL的FT-IR光譜;(B) Ti₃C₂和Ti₃C₂-SL的TGA曲線。

圖3. (A) Ti₃C₂(比例尺= 1μm)和(B) Ti₃C₂- SL(比例尺= 1μm)的SEM圖像。

圖4. 測量掃描Ti₃C₂和Ti3C2- SL的XPS光譜概況。

圖5 詳細的Ti₃C₂和Ti₃C₂- SL的XPS譜圖。C 1s (A)和(B)， N 1s (C)， O 1s (D)， P 2p (E)， Si 2p (F)。

圖6 DOX在Ti₃C₂和Ti3C2- SL上的吸附曲線(A);擬一階模型、擬二階模型和粒子內擴散模型擬合的Ti₃C₂-SL吸附動力學曲線(B)。

圖7 溶液pH對Ti₃C₂-SL吸附DOX的影響。

圖8. Ti₃C₂-SL對DOX的吸附等溫線。

圖9. 溫度對Ti₃C₂-SL (A)吸附DOX的影響;Ti₃C₂-SL (B)去除DOX的Van’t Hoff圖。

相關科研成果由南昌大學化學系Xiaoyong Zhang和Qian-Yong Cao等人于2022年發表在Applied Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154197)上。原文：Preparation of sodium ligninsulfonate functionalized MXene using hexachlorocyclotriphosphazene as linkage and its adsorption applications。

轉自《石墨烯研究》公眾號



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