Pluronic P123修饰MXene高效吸附染料废水的CCD-RSM优化研究：结构调控与性能提升

本研究针对MXene纳米片自组装堆叠导致活性位点减少的问题，通过Pluronic P123模板法成功构建层间距扩大的改性MXene。采用CCD-RSM优化发现，该材料在pH 11、10 mg/L MB浓度条件下可实现99.8%的吸附率，Freundlich等温线和伪二级动力学模型揭示其高效吸附机制，为二维材料在水处理中的应用提供新策略。

　　

在环境污染治理领域，染料废水处理始终是棘手难题。甲基蓝(MB)作为典型阳离子染料，其稳定的芳香结构使得传统处理方法效率低下。与此同时，新型二维材料MXene虽具有超高比表面积和丰富表面官能团，却因层间氢键和范德华力导致的堆叠问题，使其实际应用性能大打折扣。这种"材料优势被结构缺陷束缚"的困境，促使科学家们寻求突破性的改性方案。

印度尼西亚理工大学的研究团队创新性地采用三嵌段共聚物Pluronic P123作为结构导向剂，通过模板法成功制备出层间距扩大的改性MXene。这项发表于《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》的研究，不仅解决了MXene的堆叠难题，更通过响应面法(RSM)优化出近乎完美的染料去除方案。研究人员将Ti₃AlC₂ MAX相材料在含P123的HF溶液中蚀刻，获得的改性MXene经XRD证实(002)晶面间距从9.6°扩大到8.9°，TGA显示P123在240°C以上才分解，FESEM观察到独特的薄层状结构。这种"以软模板调控硬材料"的策略，为二维材料的性能优化开辟了新路径。

关键技术包括：1) 采用不同P123浓度(1.75-7g)的模板法合成MXene；2) 通过CCD-RSM设计四因素五水平实验；3) 使用Freundlich等温线和伪二级动力学模型分析吸附机制；4) 借助BET测定17 m²/g的比表面积和15.8 nm的孔径分布。

【XRD分析】显示(002)峰位移证实层间距扩大，PMX1.75样品衍射峰最明显，表明1.75g P123为最佳添加量。这与【FESEM观察】到的层状结构相互印证，EDX图谱检测到Ti、C、O元素均匀分布。

【吸附性能】研究表明：在CCD优化的pH 11、10 mg/L初始浓度、15 mg吸附剂、36 min条件下，MB去除率达99.8%。Freundlich模型(R²=0.997)揭示多层吸附特征，伪二级动力学模型说明化学吸附主导过程。

【结论与意义】这项工作实现了三重突破：首先，P123模板法有效抑制了MXene堆叠，使活性位点暴露率提升；其次，CCD-RSM联用为复杂废水处理参数优化提供范例；最后，99.8%的去除率创下同类材料新高。特别值得注意的是，PMX1.75样品在保持结构完整性的同时获得最大比表面积，这种"少即是多"的现象为表面改性提供了重要启示。该研究不仅为染料废水处理提供了高效吸附剂，其"软模板调控-参数优化-机理阐释"的研究范式，对其它二维功能材料的开发具有普适性指导价值。