[发明专利]一种控制MXene二维材料降解的方法

说明书

本发明公开了一种控制MXene二维材料降解的方法，首次提出了通过改变物理条件(光、热)或化学条件(OH基团保护或改性)可以控制MXene的分解。由于MXene材料的分解产物是更小尺寸的TiO₂纳米颗粒和二氧化碳，更容易被排出体外，因此，MXene材料的可控降解能够应用于热疗和药物释放领域，且对其进行表面改性，使得在水溶液中制造基于MXene材料的器件成为可能。对MXene材料的改性不仅增加了材料的应用领域，而且延长了MXene的使用寿命。本发明所提出的控制MXene二维材料降解的方法对于拓展MXene材料的应用前景具有重大意义。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种控制MXene二维材料降解的方法。

背景技术

二维材料在生物领域的用途非常广泛，但是传统的二维材料如硫化钼等用于人体实验时存在毒性以及兼容性的问题。近十年来，MXene已成为一种具有良好导电性、亲水性和力学性能的新型二维材料。由于MXene表面具有羟基，可以与载药系统键合，同时，MXene具有良好的光热转化效果，以及良好的生物兼容性，可以作为光声成像剂和光热治疗的治疗剂。此外，MXene和纳米粒子的结合在光电、储能、化学传感和生物医学等领域也引起了广泛的关注。然而，在实际应用中，MXene材料的可控降解对其应用的拓展至关重要，但是现有技术中对此没有任何报道。因此，如何控制MXene材料的降解，从而赋予MXene材料更大的应用价值，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种控制MXene二维材料降解的方法，通过改变物理条件或化学条件控制MXene在水溶液中的氧化状态，从而控制MXene的降解速度。其中，MXene由层叠的二维片层组成，其采用公式M_n+1X_nT_x来表示，M代表早期过渡金属，如Ti、Ta、Mo、Nb、V和Zr，X代表C或N，T代表表面官能团，如O、OH、F。

进一步地，所述MXene二维材料为Ti₃C₂T_x。

进一步地，所述物理条件为激光照射，所述激光照射能够显著促进MXene在水溶液中的降解，且通过提高辐照功率可以提高降解速率。

进一步地，所述激光照射为材料本身等离子吸收波段的激光照射。

进一步地，所述物理条件为热处理，且通过提高热处理的温度可以提高降解速率。

进一步地，所述化学条件为表面改性，从而延缓MXene的降解。

进一步地，所述表面改性为对材料表层羟基进行修饰，优选为采用表面活性剂对羟基进行保护或者化学表面修饰取代羟基。

本发明的优势在于，本发明首次提出了通过改变物理条件(光、热)或化学条件(OH基团保护或改性)可以控制MXene的分解。由于MXene材料的分解产物是更小尺寸的TiO₂纳米颗粒和二氧化碳，更容易被排出体外，因此，MXene材料的可控降解能够应用于热疗和药物释放领域，且对其进行表面改性，使得在水溶液中制造基于MXene材料的器件成为可能。对MXene材料的改性不仅增加了材料的应用领域，而且延长了MXene的使用寿命。本发明所提出的控制MXene二维材料降解的方法对于拓展MXene材料的应用前景具有重大意义。

附图说明

图1a为激光照射透过MXene溶液的装置效果图；图1b-1c为热处理、激光照射后的MXene溶液的稳定性测试结果。

图2为测试粉末在不同状态下XRD谱图。

图3为Ti₃C₂T_x在不同状态下SEM图。