北科納米可提供MXene納米片（可定制）

?

? ? ? ? ? ? ? ? ?

???

Janus材料在相反表面具有不同的化學(xué)性質(zhì)或極性，已經(jīng)在諸多領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣，如石油采收，光學(xué)探針與納米馬達(dá)等。通常來(lái)講，Janus材料可以分為三類(lèi)，包括零維（0D）Janus球，一維（1D）Janus棒/線以及二維（2D）Janus片。相比于已經(jīng)被廣泛研究的0D和1D Janus納米材料，2D Janus納米片因其具有高度的各向異性的結(jié)構(gòu)（即高長(zhǎng)寬比）和固有的化學(xué)/物理性質(zhì)而得到了越來(lái)越多的關(guān)注。作為固態(tài)的表面活性劑，與球形聚合物相比，Janus納米片能夠穩(wěn)定乳液，這得益于其占據(jù)的界面面積。截至目前，許多Janus納米片基于聚合物納米片或2D 納米材料如氧化石墨烯等，已經(jīng)被報(bào)道。然而，這些通常需要多步的合成過(guò)程，不利于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)所需功能的簡(jiǎn)單合成方式來(lái)制備Janus納米片顯得尤為重要。

近些年，一類(lèi)新型的2D材料，MXenes因其親水性，導(dǎo)電性，杰出的吸附能力以及催化活性已經(jīng)被廣泛地研究。MXenes表面多樣的官能團(tuán)為表面改性提供了多樣的位置。這開(kāi)辟了將疏水鏈錨定在MXene一側(cè)的可能性，這將擴(kuò)大Janus納米片材料的多樣性，并擴(kuò)展其應(yīng)用。

MXene豐富的表面化學(xué)為MXene納米片表面的改性提供了更多的可能。最近，北京化工大學(xué)張好斌教授，史少偉教授與于中振教授團(tuán)隊(duì)在在國(guó)際高水平學(xué)術(shù)期刊?Materials Chemistry Frontiers上發(fā)表題目為：Janus MXene Nanosheets for Macroscopic Assemblies的研究論文，通過(guò)選擇性地降聚苯乙烯嫁接到MXene納米片的一側(cè)，設(shè)計(jì)并合成了一種新型的雙表面活性劑納米材料，成為Janus MXene納米片（JMNs）或MXene納米片表面活性劑（MNSs）。

圖1.JMN的合成方法示意圖。

?

?

圖2.?MXene/PS復(fù)合物在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像。

圖3.?純MXene，親水性表面的Janus MXene和疏水性表面的Janus MXene的AFM圖像以及相應(yīng)的厚度。

?

圖4.?添加JMN前后 水-二氯甲烷界面和甲苯-水界面行為的探究。

?

圖5.?Janus MXene膜的AFM和TEM圖像。

本文提出了一種簡(jiǎn)易的方法，通過(guò)一步原位轉(zhuǎn)移聚合物配體到MXene納米片的一側(cè)。所制備的JMNs極大地?cái)U(kuò)展了Janus納米材料的多樣性，JMNs具有界面活性，由于其兩面性進(jìn)而可以在水/油界面處組裝，使JMNs有望成為固態(tài)表面活性劑以穩(wěn)定乳液。2D JMN納米膜和乳液可以通過(guò)油-水界面組裝而制備。此外，通過(guò)使用乳液液滴作為模板，可以制備具有可控堆積密度的MXene氣凝膠。這種方法為MXene材料由 2D和3D結(jié)構(gòu)的組裝方法開(kāi)辟了一條新路徑。

文獻(xiàn)鏈接：

DOI: 10.1039/C9QM00681H