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       MXenes作為一種新型的無機(jī)納米片材料，受到了越來越多的關(guān)注，成為研究的熱點(diǎn)。MXenes的簡單剝離方法引起了眾多研究的關(guān)注。與超聲破碎和機(jī)械磨銑的廣泛研究相比，MXenes的氣體輔助剝離尚未開展。同時，Mxene基納米復(fù)合材料通常是在剝離后一步一步制備的。本文提出了一種利用工業(yè)紅磷(RP)產(chǎn)生的磷蒸氣制備多層Ti₃C₂ MXene的簡便方法。氣相沉積在Ti₃C₂表面，并部分插入到層間，直接獲得新型二維RP/Ti₃C₂納米復(fù)合材料。P元素通過共價鍵與基質(zhì)緊密連接，提高了RP在存儲和使用期間的安全性問題。由于MXenes的多面體特性，納米復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景。作為環(huán)氧樹脂的阻燃劑，有效地減少了火災(zāi)的發(fā)生。一步剝離形成的納米復(fù)合材料的制備為MXenes的實(shí)際應(yīng)用提供了更可行的途徑。
 
  
圖1 磷蒸氣對Ti₃C₂ MXenes的分層和插層示意圖。
 
  
圖2 (a) Ti₃C₂的透射電鏡圖像，(b) P-Ti₃C₂@P，(c) P-Ti₃C₂@P;(d) HRTEM， (e) SAED，(f) STEM HAADF圖像的元素映射。
 
 
圖3 (a)階梯結(jié)構(gòu)的TEM圖像，(b) P-Ti₃C₂@P的AFM圖像和高度剖面，(c) P-Ti₃C₂@P的薄層結(jié)構(gòu)，(d) STEM-HAADF圖像，(e) TEM-EDX光譜，(f -h) P-Ti₃C₂@P的元素映射。
 
  
圖4 (a) XRD譜圖;(b) P-Ti₃C₂@P的Ti 2p、O 1s和P 2p XPS譜圖;(e) Ti₃C₂和P-Ti₃C₂@P的氮吸附等溫線;(f) Ti₃C₂、RP和P的TGA譜Ti₃C₂@P， (g) XRD譜，(h,i) EP及其復(fù)合材料的TGA和DTG譜。
 
 
圖5 (a-d) 斷口的SEM圖像和 (e) EP/Ti₃C₂和 (f,g) EP/P-Ti₃C₂@P的TEM圖像。
 
  
圖6 (a) EP及其復(fù)合材料的HRR曲線，(b) THR曲線，(c) TSP曲線，(d) TSR曲線，(e) COP曲線，(f) CO2P曲線(填料添加量為2 wt %)。
 
 
圖7 (a - c) EP/Ti₃C₂、EP/RP殘焦的EX、IN殘焦的俯視圖、前視圖數(shù)碼照片和SEM照片
(d - f) EP/Ti₃C₂、EP/RP和EP/P−Ti₃C₂@P半焦殘基的拉曼光譜;(g)環(huán)氧復(fù)合材料半焦殘基的XRD圖譜。
 
 
圖8 EP和EP/P的TG - FTIR結(jié)果:(a)最大分解速率下熱解產(chǎn)物的FTIR譜圖，(b)不同分解溫度下氣體產(chǎn)物的FTIR譜圖，(c) Gram - Schmidt譜圖，(d)芳香族化合物，(e)烴類。(f) EP及其復(fù)合材料的存儲模量和(g) tan δ曲線。
 
  
圖9 P−Ti₃C₂@P阻燃機(jī)理示意圖。
 
      相關(guān)科研成果由北京理工大學(xué)Ye-Tang Pan和沈陽化工大學(xué)Na Wang等人于2021年發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.1c11863）上。原文：Delamination and Engineered Interlayers of Ti3C2 MXenes using Phosphorous Vapor toward Flame-Retardant Epoxy Nanocomposites。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號