表面终端转化与层间距扩大协同优化剥离Ti3C2Tx强化锑酸盐净化：机制解析与性能突破

本研究针对水体锑污染治理难题，通过碱改性调控剥离Ti3C2Tx（DL-Ti3C2Tx）的表面终端（-OH/-O）和层间距，显著提升Sb(V)吸附性能。0.25 M LiOH改性材料（DLLiOH-Ti3C2Tx-0.25）通过DFT计算证实-OH终端与Sb(OH)6-的强相互作用（吸附能-0.95 eV），结合扩层效应使吸附量提升且循环稳定性优异，为MXenes环境应用提供新策略。

　　

随着工业活动加剧，锑（Sb）作为致癌重金属在水体中的污染问题日益严峻。尤其在水体氧化环境中，五价锑Sb(V)以Sb(OH)₆^-形态稳定存在，传统处理技术如化学沉淀法效率低且易产生二次污染。尽管二维材料MXenes因其高比表面积和丰富表面化学特性在重金属吸附领域崭露头角，但如何精准调控其表面终端基团与层状结构以匹配特定污染物仍属研究空白。江西理工大学团队在《Separation and Purification Technology》发表的研究，通过创新性设计LiOH改性剥离型Ti₃C₂T_x（DL-Ti₃C₂T_x），首次揭示了表面羟基化与层间距扩大的协同增效机制，为靶向净化锑酸盐提供了新材料范式。

研究采用两步蚀刻法制备DL-Ti₃C₂T_x，通过碱/盐溶液改性比较筛选最优条件，结合XPS、FTIR、XRD等表征手段解析材料结构演变，并运用密度泛函理论（DFT）计算揭示吸附本质。

【Preparation of DL-Ti₃C₂T_x nanosheets】
通过HF预蚀刻结合LiF/HCL混合溶液剥离获得DL-Ti₃C₂T_x，SEM显示其层状结构较ML-Ti₃C₂T_x更均一，比表面积显著提升。

【Properties of ML-Ti₃C₂T_x and DL-Ti₃C₂T_x】
LiOH改性使层间距从0.98 nm扩大至1.25 nm，XPS证实表面-F终端转化为-OH（占比提升至42.1%），FTIR在3430 cm^-1处出现显著羟基特征峰。

【Conclusion】
DL_LiOH-Ti₃C₂T_x-0.25的Sb(V)吸附量达129.8 mg/g，5次循环后保持初始效率91.3%。DFT计算表明-OH终端与Sb(OH)₆^-的电子云重叠程度最高（PDOS分析），吸附能（-0.95 eV）显著优于-F/-O终端。该研究不仅阐明MXenes表面化学-结构协同调控规律，更为复杂水体中锑的靶向去除提供了可工业化应用的材料设计思路。