【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纳米填料的改性和制备，涉及一种利用固体辐照实现mxene表面改性的方法，具体是一种利用固体辐照接枝改性技术一步实现mxene表面功能改性的制备方法。
技术介绍
1、二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，即mxene材料，是由层状材料max相刻蚀去除a元素后，得到的一类新型二维纳米材料。其中，mxene的化学式可表示为mn+1xntx，其中m代表前过渡金属元素(sc、ti、v、cr、zr、nb、mo 等)，x代表c或/和n元素，tx代表表面端基(—o、—oh、—f等)。由于max相组成和结构的多样性，由其衍生的mxene材料也成为二维材料中最为庞大的一个家族，理论预测有100多种，目前已合成的有40多种。
2、得益于层状结构和独特的性能，mxene材料在电极材料、膜分离材料、微波屏蔽与吸收材料、传感器材料、纳米发电机等领域表现出巨大的应用潜力。但是，在实际的研究和应用过程中，mxene材料的制备和应用仍然存在很多问题和难点。特别地，受表面官能团影响，mxene材料在氧气/水环境中易发生氧化降解反应，生成tio2，使材料失去原有的特性。因此，在mxene材料的化学改性过程中，溶液体系均需要进行脱气处理，虽然可以部分减缓氧化反应，但会使得反应条件和反应步骤变得复杂，且仍然无法避免mxene材料自身的氧化降解[chemistry of materials, 2017. 29(11): 4848-4856]。如何尽量避免ti3c2tx纳米片的氧化降解，并保留材料的本征特性，一直是mxene材料制备和功能化改性
3、鉴于此，若能够开发一种有效的mxene材料改性方法，减少材料自身的氧化降解，对mxene材料在功能材料领域的应用具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于解决上述提到的不足，提供一种简单高效的mxene材料改性方法。
2、本专利技术借助固体辐照法和有机盐实现mxene材料原位改性的方法，包括以下步骤：
3、步骤（1）、将层状材料max相、刻蚀剂和去离子水混合并搅拌，获得溶液共混产物；
4、进一步地，层状材料max相与刻蚀剂的质量比为100：1.0～50，去离子水与刻蚀剂的质量比为100：10～10。
5、进一步地，搅拌时间为12～24h；所述的磁子搅拌过程中搅拌温度通常设置在100℃以下，避免去离子水大量挥发。
6、进一步地，所述层状材料max相为ti3sic2、ti2alc、ti3alcn、v2alc、ti3alc2、ti3znc2、ti2znc、ti2znn和v2znc中的一种；
7、进一步地，所述刻蚀剂为氟化氢、hcl/lif混合液、nahf2、khf2、nh4hf2中的一种；
8、步骤（2）、将上述溶液共混产物离心处理得到刻蚀产物，之后将刻蚀产物加入到离子液体（il）溶液中，常温搅拌12-48 h进行插层，离心处理后得到离子液体插层产物；
9、所述的离子液体为含不饱和双键的离子液体；优选地，所述含不饱和双键的离子液体为咪唑类离子液体；其中阳离子结构式如下：
10、
11、其中r1为c2～c23的烷基或含c2～c24烯基；r2为含c2～c24烯基；所述的离子液体中的阴离子为pf6-、bf4-、br-、cl-、i-、no3-、cf3co2-、ch3coo-或(cf3so3)2n-；
12、其中，所述的离子液体的质量百分浓度为0.01～50%；所述离子液体的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的一种。
13、步骤（3）、将上述所得离子液体插层产物放置于聚乙烯自封袋中进行辐射照射，得到辐照产物；
14、所述的辐照为电子束辐照，实验条件为常温，空气或氮气环境；
15、所述的辐照吸收剂量为1～500 kgy。
16、步骤（4）、将上述辐照产物溶剂溶解和离心处理，得到改性mxene材料。
17、所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、三氯甲烷中的一种。
18、本专利技术的第二个目的是提供一种固体辐照实现表面改性的mxene材料，采用上述方法制备得到。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、（1） 在mxene材料的化学改性过程中，材料在氧气/水环境中极易发生氧化降解反应，生成tio2，使材料失去原有的结构和特性。本专利技术无需进行脱气处理，通过离子插层得到有机盐改性的mxene插层固体材料，之后离心得到插层固体粉末，并在干燥粉末状态下辐照一步实现mxene表面的功能改性，避免mxene材料在溶剂介质中的氧化和降解，排除了溶剂介质的干扰，能够很好保证材料自身的结构和特性，为后续mxene复合材料的制备和应用提供便利。
21、（2） 在传统制备方法中，mxene材料表面改性存在接枝效率低等问题，大大限制了mxene材料的应用。本专利技术借助mxene层间（表面）含双键离子液体的反应性，在电子束作用下实现原位化学键接枝，表现出高的接枝效率和改性剂利用率，改性剂利用率和接枝率接近百分之百，具有很好的原子经济性。
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1.一种利用固体辐照实现MXene表面改性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中层状材料MAX相与刻蚀剂的质量比为100：1.0～50。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中去离子水与刻蚀剂的质量比为100：10～10。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述层状材料MAX相为Ti3SiC2、Ti2AlC、Ti3AlCN、V2AlC、Ti3AlC2、Ti3ZnC2、Ti2ZnC、Ti2ZnN或V2ZnC中的一种。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述刻蚀剂为氟化氢、HCl/LiF混合液、NaHF2、KHF2、NH4HF2中的一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中搅拌时间为12～14 h，搅拌温度低于100 ℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述含不饱和双键的离子液体为咪唑类离子液体，其阳离子结构式如下：
8.根据权利要求1
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中辐射照射的吸收剂量为1～500kGy。
10.一种利用固体辐照实现表面改性的MXene材料，采用权利要求1-9任一项所述方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种利用固体辐照实现mxene表面改性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中层状材料max相与刻蚀剂的质量比为100：1.0～50。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中去离子水与刻蚀剂的质量比为100：10～10。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述层状材料max相为ti3sic2、ti2alc、ti3alcn、v2alc、ti3alc2、ti3znc2、ti2znc、ti2znn或v2znc中的一种。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述刻蚀剂为氟化氢、hc...
【专利技术属性】
技术研发人员：管纪鹏，沈恺恺，范蔚蓝，买转芳，甘彩玲，许凯翔，张云飞，南家和，韩雨瑶，
申请(专利权)人：嘉兴大学，
类型：发明
国别省市：
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