一、文章概述

二維過渡金屬碳化物(MXenes)因其對廢水中污染物的有效吸附能力而引起了廣泛的研究興趣。用氫氟酸刻蝕Nb2AlC，成功合成了比表面積約為44.69 m2·g -1的Nb2CTx MXene。合成的Nb2CTx MXene對陽離子染料和陰離子染料均表現(xiàn)出良好的吸附性能，最大吸附量超過500 mg·g-1。此外，Nb2CTx MXene的吸附過程遵循準二級動力學模型，吸附過程的限速步驟是在表面吸附活性位點的化學吸附。這周的研究結(jié)果表明，Nb2CTx MXene是一種很有前景的廢水中染料去除的高效吸附劑，也為基于MXene體系的高效吸附劑的進一步工程提供了思路。

二、圖文導讀

方案1.HF溶液刻蝕Nb2AlC制備Nb2CTx MXene示意圖(a)及染料吸附過程(b)

圖1所示.Nb2AlC(灰色線)和Nb2CTx MXene(紫色線)的XRD譜圖。

圖2.Nb2AlC和Nb2CTx的結(jié)構(gòu)表征。(a, b) (a) Nb2AlC和(b) Nb2CTx的SEM圖像。(c g)觀察到Nb2CTx MXene與c (d)、O (e)、F (F)和Nb (g)元素的能譜映射。

圖3.Nb2CTx的TEM表征。(a) Nb2CTx塊體和(b)分離的Nb2CTx薄片的透射電鏡圖像。(c) Nb2CTx薄片的高分辨率TEM圖像和相應的SAED圖形(插圖)。

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

圖5.合成的Nb2CTx MXene的N2吸附解吸等溫線。圖中為Nb2CTx MXene的BJH孔徑分布。

三、全文總結(jié)

綜上所述，通過HF選擇性刻蝕Nb2AlC的Al層，成功合成了Nb2CTx MXene。Nb2CTx呈層狀結(jié)構(gòu)，比表面積約為44.69 m2·g -1。合成的Nb2CTx MXene對MO和MB染料具有良好的吸附性能，最大吸附量超過500 mg·g -1。其中，當初始濃度為100和200 mg·g -1時，99%的MO染料可在30分鐘內(nèi)被有效去除，而MB染料只需5分鐘的接觸時間。擬二級動力學模型能較好地描述Nb2CTx MXene的吸附過程，說明化學吸附是吸附過程中的限速步驟。作者的研究結(jié)果表明，Nb2CTx MXene是一種很有前途的廢水處理候選材料，并進一步為開發(fā)基于MXene系統(tǒng)的高效吸附劑提供了思路。

文章鏈接：

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

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