【摘 要】
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Ti3C2Tx是一种新型二维过渡金属碳化物,形貌类似于石墨烯,它具有较高的比表面积、丰富的表面基团、可控的表面化学性质、良好的生物相容性以及无毒等特性,近年已经成为吸附材料领域研究的热点。随着研究的深入,制备功能化Ti3C2Tx相比于单一的Ti3C2Tx具有更多的表面活性位点,能够提高其吸附性能,为开发具有更高吸附速率的吸附材料提供更多的选择。本文采用Ti3Al C2为原料,通过以HF和HCL+L
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Ti3C2Tx是一种新型二维过渡金属碳化物,形貌类似于石墨烯,它具有较高的比表面积、丰富的表面基团、可控的表面化学性质、良好的生物相容性以及无毒等特性,近年已经成为吸附材料领域研究的热点。随着研究的深入,制备功能化Ti3C2Tx相比于单一的Ti3C2Tx具有更多的表面活性位点,能够提高其吸附性能,为开发具有更高吸附速率的吸附材料提供更多的选择。本文采用Ti3Al C2为原料,通过以HF和HCL+Li F蚀刻体系蚀刻Ti3Al C2成功制备出具有高分层率的少层Ti3C2Tx。系统研究了蚀刻剂种类、蚀刻时间对Ti3C2Tx的影响,随着蚀刻方式的改变,在以HF作预蚀刻、HCL+Li F作二次蚀刻的新型蚀刻体系中Ti3C2Tx的蚀刻率和分层率达到97%和64%。同时,少层Ti3C2Tx对尿素的吸附实验数据遵循Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,尿素的饱和吸附量达到40 mg/g。吸附机制主要是尿素分子的-NH2基团与-OH基团通过偶极-偶极相互作用形成强吸附。生物相容性实验结果表明少层Ti3C2Tx对红细胞和血管内皮细胞的代谢和凋亡率无影响,具有良好的生物相容性。以少层Ti3C2Tx为基体,Li OH、Na OH、KOH三种强碱溶液为碱化剂,采用碱性化的方式制备出含有多-OH基团的Ti3C2Tx,系统研究了碱种类对Ti3C2Tx的表面形貌和基团比例的影响。由于Li+<Na+<K+半径的逐渐增大,Li OH碱性化后的Ti3C2Tx表面的-OH基团比例最高,对-F基团的取代最为明显。Li OH-Ti3C2Tx对尿素的吸附实验也符合Langmuir模型和准二级动力学模型,其饱和吸附量最高,达到72 mg/g。Li OH碱性化后的Ti3C2Tx表面具有更多的吸附位点,对尿素的吸附属于化学吸附,少层覆盖是其主要的吸附机理。以碱性化后的Ti3C2Tx为基体,利用氨溶液体系成功将-NH2基团取代-OH基团,随后在NH2-Ti3C2Tx上通过酰胺反应成功负载羧甲基壳聚糖从而制备出功能化Ti3C2Tx,系统研究了氨基化和羧甲基化过程对Ti3C2Tx的影响。功能化Ti3C2Tx对尿素吸附实验也符合Langmuir模型和准二级动力学模型,对尿素的吸附性能达到108 mg/g。功能化Ti3C2Tx对尿素分子的吸附机制主要是羧甲基壳聚糖与尿素的特殊亲和作用和-OH基团与尿素的偶极-偶极相互作用相结合。
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