請詳細介紹羅丹明標記的Ti3C2Tx MXene的制備方法。
2025-09-20
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羅丹明標記的 Ti?C?T? MXene 的制備方法主要分為含氟/無氟刻蝕制備 MXene 基底、化學修飾引入活性基團、羅丹明標記三個階段，具體步驟如下：
一、Ti?C?T? MXene 基底的制備
Ti?C?T? MXene 的制備方法主要包括含氟刻蝕法和無氟刻蝕法。
含氟刻蝕法：
HF 刻蝕法：利用氫氟酸（HF）與 MAX 相（如 Ti?AlC?）中的鋁層反應，選擇性刻蝕掉鋁層，生成 AlF?，同時留下 Ti?C?層。此過程中，Ti?C?層會與水或 HF 進一步反應，生成表面官能團（如 —OH、—F、—O）。
原位形成 HF 刻蝕法：通過化學反應在 MAX 相材料表面原位生成 HF，從而實現刻蝕。
含氟熔融鹽刻蝕法：使用含氟的熔融鹽（如 KF、LiF 及 NaF）在高溫下釋放出氟離子，與 MAX 相反應生成 MXene。
無氟刻蝕法：
堿熔法：將 Ti?AlC? 中的鋁層與堿性化合物（如 NaOH 或 KOH）發生反應，生成可溶性的鋁酸鹽，從而選擇性地去除鋁層，留下 Ti?C?層。
電化學刻蝕法：通過電場作用加速合成 Ti?C?T? MXene 的過程。該方法使用 Ti?AlC? MAX 相作為前驅體，將待刻蝕的前驅體 MAX 相作為工作電極，在電解液中施加電壓進行電化學反應，選擇性去除 A 原子層，從而得到 Ti?C?層。
水熱法：基于高溫高壓水溶液環境，通過化學反應選擇性去除 Ti?AlC? 中的鋁層，從而得到 Ti?C?層。
二、Ti?C?T? MXene 的化學修飾
為了將羅丹明標記到 Ti?C?T? MXene 上，需要對其表面進行化學修飾，引入活性基團（如氨基、羧基等），以便與羅丹明分子發生共價反應。
硅烷化試劑修飾：
使用硅烷化試劑（如 APTES）在 MXene 表面引入氨基。APTES 中的硅氧烷基團可以與 MXene 表面的羥基發生反應，形成硅氧鍵，同時引入氨基。
其他化學修飾方法：
根據具體需求，還可以采用其他化學修飾方法，如羧基化、硫醇化等，以引入不同的活性基團。
三、羅丹明標記 Ti?C?T? MXene
在 MXene 表面引入活性基團后，可以將其與羅丹明分子進行共價反應，實現標記。
共價偶聯法：
活化 MXene 表面：若 MXene 表面已修飾有氨基，可以將其與羅丹明異硫氰酸酯（RITC）反應。RITC 中的異硫氰酸酯基團可以與氨基發生反應，形成穩定的硫脲鍵，從而將羅丹明標記到 MXene 上。
EDC/NHS 介導的偶聯：若羅丹明分子含有羧基，可以通過 EDC（1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽）和 NHS（N-羥基琥珀酰亞胺）活化羧基，然后與 MXene 表面的羥基或氨基發生反應，形成酯鍵或酰胺鍵，實現標記。
物理吸附法：
靜電吸附：Ti?C?T? MXene 表面帶負電（因 -Tx 終止基團），可以通過靜電作用吸附帶正電的羅丹明衍生物（如羅丹明 B）。將 MXene 分散液與羅丹明 B 溶液混合，避光攪拌數小時，然后離心去除未結合的染料，即可得到羅丹明標記的 MXene。
層間插層：利用 MXene 的層狀結構，通過超聲或攪拌使羅丹明分子插入層間。
表面吸附：通過 π-π 堆積或氫鍵作用實現物理吸附。
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