MXenes作為一種新型的無機納米片材料，受到了越來越多的關注，成為研究的熱點。MXenes的簡單剝離方法引起了眾多研究的關注。與超聲破碎和機械磨銑的廣泛研究相比，MXenes的氣體輔助剝離尚未開展。同時，Mxene基納米復合材料通常是在剝離后一步一步制備的。本文提出了一種利用工業紅磷(RP)產生的磷蒸氣制備多層Ti
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2 MXene的簡便方法。氣相沉積在Ti
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2表面，并部分插入到層間，直接獲得新型二維RP/Ti
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2納米復合材料。P元素通過共價鍵與基質緊密連接，提高了RP在存儲和使用期間的安全性問題。由于MXenes的多面體特性，納米復合材料具有廣泛的應用前景。作為環氧樹脂的阻燃劑，有效地減少了火災的發生。一步剝離形成的納米復合材料的制備為MXenes的實際應用提供了更可行的途徑。
圖1 磷蒸氣對Ti
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2 MXenes的分層和插層示意圖。
圖2 (a) Ti
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2的透射電鏡圖像，(b) P-Ti
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2@P，(c) P-Ti
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2@P;(d) HRTEM， (e) SAED，(f) STEM HAADF圖像的元素映射。
圖3 (a)階梯結構的TEM圖像，(b) P-Ti
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2@P的AFM圖像和高度剖面，(c) P-Ti
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2@P的薄層結構，(d) STEM-HAADF圖像，(e) TEM-EDX光譜，(f -h) P-Ti
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2@P的元素映射。
圖4 (a) XRD譜圖;(b) P-Ti
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2@P的Ti 2p、O 1s和P 2p XPS譜圖;(e) Ti
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2和P-Ti
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2@P的氮吸附等溫線;(f) Ti
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2、RP和P的TGA譜Ti
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2@P， (g) XRD譜，(h,i) EP及其復合材料的TGA和DTG譜。
圖5 (a-d) 斷口的SEM圖像和 (e) EP/Ti
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2和 (f,g) EP/P-Ti
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2@P的TEM圖像。
圖6 (a) EP及其復合材料的HRR曲線，(b) THR曲線，(c) TSP曲線，(d) TSR曲線，(e) COP曲線，(f) CO2P曲線(填料添加量為2 wt %)。
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圖7 (a - c) EP/Ti
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2、EP/RP殘焦的EX、IN殘焦的俯視圖、前視圖數碼照片和SEM照片
(d - f) EP/Ti
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2、EP/RP和EP/P−Ti
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2@P半焦殘基的拉曼光譜;(g)環氧復合材料半焦殘基的XRD圖譜。
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圖8 EP和EP/P的TG - FTIR結果:(a)最大分解速率下熱解產物的FTIR譜圖，(b)不同分解溫度下氣體產物的FTIR譜圖，(c) Gram - Schmidt譜圖，(d)芳香族化合物，(e)烴類。(f) EP及其復合材料的存儲模量和(g) tan δ曲線。
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圖9 P−Ti
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2@P阻燃機理示意圖。
相關科研成果由北京理工大學Ye-Tang Pan和沈陽化工大學Na Wang等人于2021年發表在ACS Appl. Mater. Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.1c11863）上。原文：Delamination and Engineered Interlayers of Ti3C2 MXenes using Phosphorous Vapor toward Flame-Retardant Epoxy Nanocomposites。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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