插層是一種定制層狀材料(如碳化鈦(Ti3C2Tx)MXenes)屬性的有效方法。光子燒結(jié)是一種采用氙氣閃光燈強脈沖光(≈280–1100nm波長范圍)的新技術(shù),與傳統(tǒng)退火方法相比具有顯著優(yōu)勢。光子燒結(jié)的脈沖性質(zhì)可實現(xiàn)快速淬滅,從而捕獲亞穩(wěn)態(tài)并形成獨特的納米結(jié)構(gòu)。本文報告了Ti3C2TxMXenes與氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(氨基-PDMS)的離子交換插層,以及隨后應(yīng)用光子燒結(jié)研究插層PDMS的熱解。結(jié)果表明,對于5kgmol?1氨基-PDMS(5K-PDMS)插層劑,Ti3C2Tx的層間距(d間距)從1增加到13.5nm。光子燒結(jié)后,插入的PDMS轉(zhuǎn)化為SiOx或氧化硅碳化物,d間距從13.5納米減小到11納米。此外,在不同氣體環(huán)境下以受控壓力固化插入的MXenes,本研究觀察到MXenes層表面的PDMS轉(zhuǎn)化為碳化硅。這項研究表明,光子燒結(jié)是一種有前途的方法,可用于經(jīng)濟高效、即時且可擴展地合成可定制的層狀材料,并精確控制層內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)。
Ti3C2MXenes成功地與PDMS插層,并實現(xiàn)了高達26.7nm的層間間距。插層MXenes的光子燒結(jié)表明PDMS的熱解導(dǎo)致PDMS轉(zhuǎn)化為硅基納米粒子。然而,目前的挑戰(zhàn)是要么去除固化的5KTi3C2中的rGO,要么在光子燒結(jié)之前去除多余的PDMS。對于未來的工作,我們建議進行詳細的研究,以使用理論模型和模擬來優(yōu)化光子燒結(jié)參數(shù)(通量、脈沖序列形狀、脈沖頻率、基底效應(yīng)、各種氣體性質(zhì)和壓力)的影響。這項工作證明了離子交換將PDMS插入預(yù)插層的Ti3C2Tx是增加MXenes層間間距的有效方法。插層MX烯的光子燒結(jié)是一種很有前途的方法,可以將插層劑轉(zhuǎn)化為硅基納米粒子,并調(diào)整MXenes的層狀結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)所需的應(yīng)用和特性。此外,這種光子燒結(jié)方法適用于卷對卷工業(yè)規(guī)模工藝,無需進一步化學處理,使其成為一種清潔且經(jīng)濟的2D層狀材料加工工藝。
引用:https://doi.org/10.1002/admi.202400447
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