KOH碱处理与退火协同优化Ti3C2TxMXene材料用于高性能室温氨气传感研究

本文通过KOH碱处理和惰性气体退火策略，成功制备出具有富氧官能团和大层间距的Ti3C2TxMXene材料，其室温氨气响应值提升91%（达35.7%），响应时间缩短至170秒，为单组分MXene气体传感器设计提供了创新思路。

　　

材料制备（Preparation of materials）

在200毫升聚四氟乙烯（PTFE）烧杯中，依次加入50毫升质量分数40%的氢氟酸（HF）溶液和2克Ti₃AlC₂粉末，缓慢混合后置于60℃恒温水浴中连续搅拌24小时，确保蚀刻反应充分进行。反应完成后将悬浮液均分至4支15毫升离心管，通过离心和去离子水交替洗涤直至pH值接近中性，最后经冷冻干燥获得多层Ti₃C₂T_x材料。

微观形貌结构（Microscopic morphological structure）

X射线衍射（XRD）分析（图1）揭示了物相与晶体结构特征。Ti₃AlC₂的特征峰出现在9.6°、19.3°、34.1°、38.9°、41.8°、48.6°、56.6°和60.3°，分别对应其(002)、(004)、(100)、(101)、(104)、(105)、(107)、(109)及(110)晶面。Ti₃C₂T_x材料中(104)晶面特征峰的消失证明原材料中的铝元素已被完全蚀刻。碱化处理后的Ti₃C₂T_x特征峰(002)向小角度偏移，表明层间距从原始材料的9.1埃显著扩大至12.8埃。经过退火处理后，材料层间距略微收缩至12.1埃，但仍远大于原始状态。

结论（Conclusion）

本研究针对Ti₃C₂T_x材料在氨气传感应用中灵敏度不足与响应速度慢的问题，提出氢氧化钾（KOH）碱处理与惰性气氛热处理相结合的两步改性策略，成功制备出具有富氧官能团（-O, -OH）和大层间距特性的Ti₃C₂T_x材料，显著提升了其室温氨气传感性能。