用于染料吸附的Nb2CTx MXene纳米片

一、文章概述

二维过渡金属碳化物(MXenes)因其对废水中污染物的有效吸附能力而引起了广泛的研究兴趣。用氢氟酸刻蚀Nb2AlC，成功合成了比表面积约为44.69 m2·g -1的Nb2CTx MXene。合成的Nb2CTx MXene对阳离子染料和阴离子染料均表现出良好的吸附性能，最大吸附量超过500 mg·g-1。此外，Nb2CTx MXene的吸附过程遵循准二级动力学模型，吸附过程的限速步骤是在表面吸附活性位点的化学吸附。这周的研究结果表明，Nb2CTx MXene是一种很有前景的废水中染料去除的高效吸附剂，也为基于MXene体系的高效吸附剂的进一步工程提供了思路。

二、图文导读

方案1.HF溶液刻蚀Nb2AlC制备Nb2CTx MXene示意图(a)及染料吸附过程(b)

图1所示.Nb2AlC(灰色线)和Nb2CTx MXene(紫色线)的XRD谱图。

图2.Nb2AlC和Nb2CTx的结构表征。(a, b) (a) Nb2AlC和(b) Nb2CTx的SEM图像。(c g)观察到Nb2CTx MXene与c (d)、O (e)、F (F)和Nb (g)元素的能谱映射。

图3.Nb2CTx的TEM表征。(a) Nb2CTx块体和(b)分离的Nb2CTx薄片的透射电镜图像。(c) Nb2CTx薄片的高分辨率TEM图像和相应的SAED图形(插图)。

图4.合成的Nb2CTx MXene的XPS表征。(a) Nb2CTx MXene的XPS谱。Nb2CTx MXene的O 1s (b)、C 1s (C)和Nb 3d (d)的XPS谱。

图5.合成的Nb2CTx MXene的N2吸附解吸等温线。图中为Nb2CTx MXene的BJH孔径分布。

三、全文总结

综上所述，通过HF选择性刻蚀Nb2AlC的Al层，成功合成了Nb2CTx MXene。Nb2CTx呈层状结构，比表面积约为44.69 m2·g -1。合成的Nb2CTx MXene对MO和MB染料具有良好的吸附性能，最大吸附量超过500 mg·g -1。其中，当初始浓度为100和200 mg·g -1时，99%的MO染料可在30分钟内被有效去除，而MB染料只需5分钟的接触时间。拟二级动力学模型能较好地描述Nb2CTx MXene的吸附过程，说明化学吸附是吸附过程中的限速步骤。作者的研究结果表明，Nb2CTx MXene是一种很有前途的废水处理候选材料，并进一步为开发基于MXene系统的高效吸附剂提供了思路。

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acsanm.1c02339

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