Ảnh hưởng của nồng độ HF và thời gian siêu âm đến tính chất của vật liệu 2D-MXene-Ti3C2 tổng hợp bằng phương pháp hóa học ướt

Chỉ số đề mục

Lĩnh vực nghiên cứu

Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Dạng tài liệu

BB

Tác giả

Cao Thị Hồng, Nguyễn Thị Thơm*, Phạm Thị Năm, Nguyễn Thu Phương⁽¹⁾, Trần Đại Lâm, Cao Thị Hồng, Vũ Thị Thu, Đinh Thị Mai Thanh, Ngô Văn Hoành

Nhan đề

Ảnh hưởng của nồng độ HF và thời gian siêu âm đến tính chất của vật liệu 2D-MXene-Ti3C2 tổng hợp bằng phương pháp hóa học ướt

Nhan đề tiếng anh

The effect of HF concentration and ultrasound time on 2D-MXene- Ti3C2 material synthesised by wet chemical method

Nguồn trích

Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam - B

Năm xuất bản

2025

Số

2B

Trang

35

ISSN

Từ khóa

Từ khóa tiếng anh

Tóm tắt

Gần đây, một họ vật liệu mới cấu trúc hai chiều gọi là MXene, bao gồm các carbides/nitrides/carbonitrides kim loại chuyển tiếp đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học. MXene có cấu trúc lớp 2D độc đáo nên chúng có thể dễ dàng kết hợp với các vật liệu khác để tăng cường thuộc tính cho vật liệu tổ hợp được tạo ra. Vật liệu này đang được nghiên cứu cho những ứng dụng rộng rãi, bao gồm tích trữ năng lượng, siêu tụ điện, xúc tác, màng dẫn điện, vật liệu gia cường và hấp phụ. MXene có thể được tổng hợp thông qua quá trình ăn mòn chọn lọc từ tiền chất MAXene bằng cách sử dụng dung dịch ăn mòn HF. Nghiên cứu này báo cáo ảnh hưởng của nồng độ HF và thời gian siêu âm tách lớp đến hình thái, thành phần của vật liệu 2D-MXene-Ti3C2 tổng hợp được bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét và phân tích quang phổ tán xạ năng lượng tia X. Các kết quả cho thấy, ở hàm lượng HF 48% và thời gian siêu âm 90 phút, vật liệu 2D-MXene-Ti3C2 có sự tách lớp tốt với hàm lượng nhôm trong phân tử còn khoảng 1,5%. Vật liệu 2D-MXene-Ti3C2 tổng hợp được có diện tích bề mặt tăng gấp 5,8 lần so với vật liệu MAX-Ti3AlC2 ban đầu.

Tóm tắt tiếng anh

Recently, a new family of two-dimensional materials, called MXenes, which are layered structure materials of carbides/nitrides/carbonitrides of transition metal, are receiving the attention of scientists. MXene, with its unique 2D layered structure, can easily combine with other materials to enhance the properties of the resulting composite material. The materials are being investigated for wide applications including energy storage, supercapacitors, catalysis, conductive films, reinforcement and adsorbents. MXene can be synthesised through selective etching from the MAXene precursor using HF etching solution. This study reports the effect of HF concentration and ultrasonication time on the morphology and composition of the synthesised 2D-MXene-Ti3C2 materials. These characterisations were evaluated by scanning electron microscopy and X-ray energy-dispersive spectroscopy analysis. The results showed that at 48% HF and 90 min of ultrasonication time, 2D-MXene-Ti3C2 material has good delamination with the aluminum content in the molecule remaining about 1.5%. The material has an approximately 5.8-fold increase in surface area compared to the original MAX-Ti3AlC2 material.

Kí hiệu kho

File toàn văn

Xem toàn văn

Tài liệu tham khảo

[1] Liu, F.; Zhou, A.; Chen, J.; et al. (2017), Preparation of Ti₃C₂ and Ti₂C MXenes by fluoride salts etching,Applied Surface Science
[2] Perera, A. A. P. R.; Madhushani, K. A. U.; Punchihewa, B. T.; et al. (2023), MXene-based nanomaterials for multifunctional applications,Materials
[3] Lei, J.; Yu, F.; Xie, H.; et al. (2023), Ti₃C₂Tx MXene/carbon nanofiber multifunctional electrode,Chemical Science
[4] Zhang, C. J.; Nicolosi, V. (2019), Graphene and MXene-based electrodes and supercapacitors,Energy Storage Materials
[5] Wang, N. N.; Wang, H.; Wang, Y. Y.; et al. (2019), Polyimide/MXene aerogels for oil/water separation,ACS Applied Materials & Interfaces
[6] Zhan, X.; Si, C.; Zhou, J.; et al. (2020), MXene and MXene-based composites,Nanoscale Horizons
[7] Huang, K.; Li, Z.; Lin, J.; et al. (2018), MXenes for biomedical applications,Chemical Society Reviews
[8] Hantanasirisakul, K.; Alhabeb, M.; Lipatov, A.; et al. (2019), Effects of synthesis on optoelectronic properties of titanium carbonitride,Chemistry of Materials
[9] Rasool, K.; Pandey, R. P.; Rasheed, P. A.; et al. (2019), Water treatment and environmental remediation of MXenes,Materials Today
[10] Jiang, L.; Zhou, D.; Yang, J.; et al. (2022), 2D-single-and few-layered MXene,Journal of Materials Chemistry A
[11] Babar, Z. U. D.; Ventura, B. D.; Velotta, R.; et al. (2022), Advances and emerging challenges in MXenes for biosensing,RSC Advances
[12] Rahman, U. U.; Humayun, M.; Ghani, U.; et al. (2022), MXenes as emerging materials: Synthesis, properties, and applications,Molecules
[13] Hope, M. A.; Forse, A. C.; Griffith, K. J.; et al. (2016), NMR reveals the surface functionalisation of Ti₃C₂ MXene,Physical Chemistry Chemical Physics
[14] Barsoum, M. W. (2013), MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides,Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
[15] Naguib, M.; Kurtoglu, M.; Presser, V.; et al. (2011), Two-dimensional nanocrystals produced by exfoliation of Ti₃AlC₂,Advanced Materials
[16] Liu, F.; Zhou, A.; Chen, J.; et al. (2017), Preparation of Ti₃C₂ and Ti₂C MXenes by fluoride salts etching,Applied Surface Science
[17] Perera, A. A. P. R.; Madhushani, K. A. U.; Punchihewa, B. T.; et al. (2023), MXene-based nanomaterials for multifunctional applications,Materials
[18] Lei, J.; Yu, F.; Xie, H.; et al. (2023), Ti₃C₂Tx MXene/carbon nanofiber multifunctional electrode,Chemical Science
[19] Zhang, C. J.; Nicolosi, V. (2019), Graphene and MXene-based transparent conductive electrodes and supercapacitors,Energy Storage Materials
[20] Wang, N. N.; Wang, H.; Wang, Y. Y.; et al. (2019), Robust, lightweight, hyd-rophobic, and fire-retarded polyimide/MXene aerogels,ACS Applied Materials & Interfaces
[21] Zhan, X.; Si, C.; Zhou, J.; et al. (2020), MXene and MXene-based composites: Synthesis, properties and environment-related applications,Nanoscale Horizons
[22] Huang, K.; Li, Z.; Lin, J.; et al. (2018), Two-dimensional transition metal carbides and nitrides (MXenes) for biomedical applications,Chemical Society Reviews
[23] Hantanasirisakul, K.; Alhabeb, M.; Lipatov, A.; et al. (2019), Effects of synthesis and processing on optoelectronic properties of titanium carbonitride MXene,Chemistry of Materials
[24] Rasool, K.; Pandey, R. P.; Rasheed, P. A.; et al. (2019), Water treatment and environmental remediation applications of MXenes,Materials Today
[25] Jiang, L.; Zhou, D.; Yang, J.; et al. (2022), 2D-single-and few-layered MXene: Synthesis, applications and perspectives,Journal of Materials Chemistry A
[26] Babar, Z. U. D.; Ventura, B. D.; Velotta, R.; et al. (2022), Advances and emerging challenges in MXenes and their nanocomposites,RSC Advances
[27] Rahman, U. U.; Humayun, M.; Ghani, U.; et al. (2022), MXenes as emerging materials: Synthesis, properties, and applications,Molecules
[28] Hope, M. A.; Forse, A. C.; Griffith, K. J.; et al. (2016), NMR reveals the surface functionalisation of Ti₃C₂ MXene,Physical Chemistry Chemical Physics
[29] Barsoum, M. W. (2013), MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides,Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
[30] Naguib, M.; Kurtoglu, M.; Presser, V.; et al. (2011), Two-dimensional nanocrystals produced by exfoliation of Ti₃AlC₂,Advanced Materials