Ti3C2 MXene的合成与表征及其在PVA复合薄膜中的应用研究（用于食品包装领域）

《ChemistrySelect》：Synthesis and Characterization of Ti3C2 MXene and its Integration into PVA Composite Films for Food Packaging Applications

通过LiF和HCl选择性蚀刻Ti3AlC2合成Ti3C2 MXene，表征显示其结构改变及性能提升，应用于PVA基食品包装材料，有效减少吸水并增强阻氧和热稳定性。

　　

摘要

碳化钛（Ti₃C₂）MXene是一种源自MAX相的二维材料，通过使用氟化锂（LiF）和盐酸（HCl）选择性蚀刻Ti₃AlC₂中的铝层制备而成。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示材料表面引入了新的官能团（–F、–OH、–O），拉曼光谱证实了铝层的去除，X射线衍射（XRD）显示层间距显著增加（从MAX相的3.54 ?增加到17.48 ?），同时晶粒尺寸减小且微观应变增大。扫描电子显微镜（SEM）观察发现材料从致密层状结构转变为多孔剥离形态。热重分析（TGA）表明材料在800°C以下仍保持稳定，但质量损失是由于表面末端的分解所致。将合成的Ti₃C₂ MXene嵌入聚 vinyl alcohol（PVA）基体中，制备了用于食品包装的PVA/Ti₃C₂复合薄膜。与纯PVA相比，这些复合材料具有显著降低的吸水性、改善的氧气阻隔性能和更高的耐热性，证实了MXene作为功能性纳米填料的积极作用。对于可持续食品包装而言，这些改进尤为重要，因为保持产品质量、延长保质期和减少食物浪费是关键目标。使用可生物降解的PVA进一步支持了环保目标，为石油基塑料提供了可行的替代方案；同时，MXene与聚合物之间可调的相互作用为具有多功能性的先进包装设计提供了可能性。

图形摘要

通过选择性蚀刻铝层从Ti₃AlC₂制备了Ti₃C₂ MXene，并将其嵌入PVA基体中形成复合薄膜。表征（FTIR、Raman、XRD、SEM、TGA）证实了MXene的成功剥离和功能化。PVA/MXene薄膜表现出更好的热稳定性、更低的吸水性和更强的氧气阻隔性能，适用于可持续食品包装。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。