《Applied Materials & Interfaces》：硅基納米受限MXenes的合成及光熱處理（IF=9.589）

插層是一種定制層狀材料（如碳化鈦(Ti₃C₂T_x)MXenes）屬性的有效方法。光子燒結(jié)是一種采用氙氣閃光燈強(qiáng)脈沖光（≈280–1100nm波長(zhǎng)范圍）的新技術(shù)，與傳統(tǒng)退火方法相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。光子燒結(jié)的脈沖性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)快速淬滅，從而捕獲亞穩(wěn)態(tài)并形成獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)。本文報(bào)告了Ti₃C₂T_xMXenes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(duì)于5kgmol^?1氨基-PDMS(5K-PDMS)插層劑，Ti₃C₂T_x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(xiàng)研究表明，光子燒結(jié)是一種有前途的方法，可用于經(jīng)濟(jì)高效、即時(shí)且可擴(kuò)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(shí)現(xiàn)了高達(dá)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(duì)于未來(lái)的工作，我們建議進(jìn)行詳細(xì)的研究，以使用理論模型和模擬來(lái)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(xiàng)工作證明了離子交換將PDMS插入預(yù)插層的Ti₃C₂T_x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(shí)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(duì)卷工業(yè)規(guī)模工藝，無(wú)需進(jìn)一步化學(xué)處理，使其成為一種清潔且經(jīng)濟(jì)的2D層狀材料加工工藝。

引用：https://doi.org/10.1002/admi.202400447

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