|MXenes 作为去除废水染料的新兴材料的综述（二）

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图9. (a) MCM 0.2的示意图。 (b)MCM 0.2和MCM 1.0的数码照片。 (c) MCM 0.6的SEM图像及其去除(d) MB和(e)阴离子RhB的活性。 (a-e)版权所有， 2020Elsevier 。
MCM0.6 (0.6 mg/cm2质量负载)显示具有丰富亚微米孔(图9c)的皱纹表面，具有小d间距(1.41 nm) ，可为毛细管力驱动的染料提供分子传输通道。染料去除性能和水通量取决于质量负载。
MCM0.6显示180分钟时MB水通量为30.64 L/m2h ， 360分钟时MB去除率为99.7%（图9d），此外， RhB水通量为180分钟时约为23 L/m2h ， 56% RhB去除率为360分钟（图9e），表明MCM膜对阳离子染料的排斥效果更好。 MCM0.6的性能优于传统膜（即GO/MXene、GO/CNT和GO/TiO2）（表3）。 MCM0.6膜的优异活性归因于尺寸选择性筛分、静电排斥和大孔隙率。 Ti3C2TX基膜是水处理应用中报道最多的膜。然而，具有高表面积和高亲水性的Nb2CTX可能是一个很好的候选者。多孔Nb2CTX/海藻酸钠膜(NbSA)通过在PVDF上真空过滤(0.7bar)制备，具有基于NbSA负载的可调厚度(图10a) ，用于在真空驱动过滤下去除染料。 NbSA（5μm厚）显示出80%的碱性蓝、罗丹明和甲苯胺蓝通过真空和(~2200 L m-2 h-1 bar-1)的高水通量由于丰富的表面终止（即， -OH、COC和COO）。这种方法可用于建立用于水处理的节能膜。 (图10b)
表3.基于MXenes的膜去除染料及其与其他膜的比较
图10. (a) NbSA膜的制备示意图及其数码照片(b)对NbSA各种染料的水通量和截留率。 (a-b)版权所有， 2020 Elsevier 。 (c) Ti3C2TX/AAO的制备方案和(d)其SEM图像。 (e)与其他二维膜相比， Ti3C2TX/AAO上的水膜和EB降解。 (a-c)版权所有， 2017年约翰威利父子公司
4.2.刚性MXene膜
MXenes可以组装在负极氧化铝(AAO)或玻璃板等基材上以形成刚性膜。对此， Ti3C2TX膜支撑在AAO上，使用Fe(OH)3-插入的HF-Ti3C2TX纳米片来创建扩展的纳米通道，然后通过真空过滤工艺和HCl处理剥离Fe(OH)（图10c）以生产Ti3C2TX/AAO具有层状结构的膜（图10d）。 Ti3C2TX/AAO膜显示出1084 (Lm-2 h-1 bar-1)的优异水渗透性，对伊文蓝(EB)染料分子的截留率超过90% ，并且比各种膜（即GO、MoS2）具有优异的水渗透率和截留率、WS2、PES和基于聚合物的）（图10e）。将与三亚乙基四胺（TETA）交联的P84聚酰亚胺与 Ti3C2TX混合，通过相转化法在玻璃板上形成膜，形成具有选择性渗透性、耐溶剂性、对龙胆紫100%截留率和高通量约268L·m-2·的膜h-1添加剂和P84聚酰亚胺之间的界面产生了各种通道，可以更好地去除染料。与原始（亲水性）Ti3C2相比，改性d-Ti3C2纳米片由于皱纹消失而不致密堆积而表现出更大的间距。 PFDTMS的长烷基链使膜的光吸收能力略有增加。该膜对RhB和MO染料实现了100%的出色截留率。
4.3.用于太阳能蒸汽产生的MXenes膜
MXenes具有独特的光学透明度、等离子体行为、光学非线性、高效的光热转换和光学响应的可调性，有望用于太阳能蒸汽发电(STG) ，这是一种绿色、可持续、高效且具有成本效益的水处理方法应用程序。通过Lif/HCl蚀刻获得分层的 Ti3C2 ，然后通过真空过滤负载在纤维素酯滤膜（0.22 μm孔径）上以生产亲水性d-Ti3C2膜，该膜用三甲氧基（1H1H2H2H-perfluorodecalin )硅烷(PFDTMS)在（乙酸+异丙醇溶液）中，然后在110°C下真空过滤2小时以形成疏水膜（图11a）。该膜与过滤膜（太阳能吸收器）、聚苯乙烯泡沫（绝热体）和无纺布（水路）一起使用（图11a）。亲水性d-Ti3C2膜具有亲水性d-Ti3C2膜，显示出具有皱纹表面的纳米片（图11b），而亲水性d-Ti3C2膜使纳米片弯曲而没有皱纹（图11c）。所得系统允许对除丙酮(92.9%)和苯(95.9%)之外的MO、RhB Cr6+和Cu2+实现100%的去除率（图11d）。通过将聚乙烯醇/三聚氰胺泡沫(MF)浸泡在Ti3C2TX溶液中，形成了用于高效太阳能蒸汽产生的大孔3D Ti3C2TX膜。 PVA允许 Ti3C2TX粘附力进入MF的孔中，形成具有大孢子的3D网络状大孔结构（图11e-f），太阳能蒸汽效率为94.2% ，水蒸发率（7.49 kgm-2 h- 1) ，以及(MB)和(MO)的100%拒绝率（图11g）。这是由于相互连接的2D/3D多孔结构由于膜的强大毛细管效应允许连续供水，这可以扩展到其他基于MXenes的太阳能驱动水处理应用。