本发明涉及屏蔽紫外线材料，具体涉及一种mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法及其应用。
背景技术：
1、近年来，来自太阳的紫外线辐射会造成严重的损害，包括晒伤、光老化、氧化应激和致癌作用，皮肤癌的发病率一直在上升。基于此，防晒霜被用来使人们免受紫外线的伤害，防晒组分分为有机防晒和无机防晒。有机紫外线过滤器具有更高的过敏和皮炎风险。同时，人们研究发现世界各地几乎所有水源中都有有机紫外线过滤器。无机紫外线过滤器具有光稳定性、非刺激性、广谱保护和成本效益等优点。然而，这些纳米粒子在悬浮时往往会形成聚集体和团聚体，影响其紫外线防护和透明度。因此，在防晒剂中将无机成分与天然有机成分相结合已经成为抗紫外线领域的新兴研究方向。
2、mxene是一种二维材料，由层状陶瓷前体通常是mn+1axn（max）相材料通过选择性蚀刻a元素（al、si或ga）合成得到。据报道，ti3c2tx mxene 具有窄带隙（0.92–1.75 ev）并表现出高效的紫外线吸收。同时，mxene由于其独特的层状片状形态而发挥物理阻隔效应，能够反射一定的紫外线。刻蚀成功的mxene中含有的tic在一定条件下会氧化成tio2，具有一定的抗紫外线效应。同时，处理后的mxene具有纳米片的结构，然而易出现团聚现象。
3、木质素作为天然丰富的可再生聚合物之一，绿色无毒，为可再生绿色资源。木质素是一种复杂的芳香族高分子化合物，由三种主要的醇单体（对香豆醇、松柏醇、芥子醇）聚合而成，具有丰富的酚羟基等活性基团，具有极强的生物活性。研究表明，木质素具有酚羟基、羰基和作为发色团的共轭双键等结构，这些结构属性使其能够吸收250-400 nm范围内的宽光谱紫外线辐射，赋予其优异的紫外线吸收能力。同时，木质素还具有抗氧化活性，其抗氧化性能主要与其分子结构中的酚羟基含量有关，甲氧基和纯度也会对其抗氧化性能产生影响。基于此，木质素被开发为一种天然的紫外线阻断剂，并被证明具有持久的保护能力。木质素经超声分层，形成纳米片状结构，具有较好的抗紫外线，抗氧化特性。
4、中国专利cn108420751a将竹粉与四氢呋喃混合，将溶液装入透析袋中透析24h，冷冻干燥，得到木质素纳米颗粒。制备过程中使用有毒的有机溶剂。中国专利cn112072085a将木质素溶于碱溶液中进行水热预处理，室温后将其ph调至3～5，可溶性锌盐和可溶性碳酸盐溶解在水中，然后加入到酸溶木质素溶液中进行水热反应，得到木质素/氧化锌复合物溶液。木质素/氧化锌复合物溶液中 加入醛类物，水热反应，待冷却至室温后，过滤分离沉淀，洗涤，干燥后得缩聚木质素/氧化锌复合物。cn202411054398.7一种层状氢氧化物/脱碱木质素复合材料的制备方法及其应用，之前发明人通过脱碱木质素和锌钛层状氢氧化物，其通过应用在防晒凡士林基体中，发挥紫外屏蔽效果。但对于mxene相比于锌钛层状氢氧化物的稳定性较差，容易发生团聚，用于制备mxene相关紫外屏蔽材料的难度较大，mxene是很好的紫外屏蔽材料，目前对于mxene在紫外屏蔽材料中的应用研究很少。基于此，迄今为止将无机成分mxene与天然有机成分木质素相结合用于抗紫外线材料尚未见报道。
技术实现思路
1、为解决有机抗紫外线材料对人体和环境的危害及无机抗紫外线材料易团聚、抗紫外线能力差的问题，本发明提出一种mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法。
2、为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：
3、（1）将适量木质素与去离子水通过超声分散（固液比为1：20~40），225~250 w超声20~30分钟，在-35~-55 ℃真空中冷冻干燥得到片状木质素。
4、（2）将适量氟化锂溶解在9～10m的浓盐酸溶液中，得到浓度为0.02～0.08g/ml的氟化锂盐酸混合溶液，再将适量ti3alc2max粉末逐渐加入到混合溶液中，其中氟化锂与ti3alc2max质量比为1～5:1，在25～50°c下反应24～48h后；经转速8000～10000rpm离心分离3～9min，去离子水洗涤至ph＝7，所得物进行冷冻干燥，得到mxene。
5、（3）将步骤（1）中获得的片状木质素与步骤（2）中获得的mxene按照质量比为1：0.5~2添加到浓度为0.52 m~3.72 m的氨水溶液中，得到浓度为0.045 g/ml~0.27 g/ml的mxene/木质素氨水混合溶液，在室温下搅拌0.5～1.5h，采用机械化学法将混合液于球磨釜中450~600 rpm转速下球磨3~6 h，获得mxene/木质素纳米片混合液，离心后得到的沉淀经过冷冻干燥获得mxene/木质素复合纳米片结构。
6、本发明通过球磨处理，使得mxene的结构更加松散，同时木质素表面丰富的含氧基团赋予了其极佳的亲水性和化学反应活性，使其能够与 mxene 表面的−oh 和−f 基团产生良好的相互作用，进而与mxene产生相互作用，很好地插入到 mxene的片层之间，阻止了mxene纳米片的聚集堆叠，有效增大了 mxene的层间距。将木质素纳米片插层在mxene的片层结构中，一方面避免了木质素纳米片之间的团聚现象，分散的纳米尺寸木质素片具有优异紫外线吸收能力。木质素与mxene的协同作用，显著提高了复合材料紫外线屏蔽能力。
7、本发明上述方法的制备mxene/木质素纳米片复合材料，具有较高的比表面积，避免了团聚现象，充分发挥了材料本身的抗紫外线、抗氧化能力。
8、与现有的技术相比，本发明的优点在于：
9、1、机械化学法促进了木质素对mxene的剥离和插层，木质素的引入增加了活性吸附位点，改善了mxene纳米片聚集堆叠的不足，增大了层间距，增强了稳定性。
10、2、mxene中的部分ti随时间变化氧化为tio2持续提升复合材料的抗紫外线性能，插入层间的木质素具有良好的分散度，具有优异的抗氧化性。
1.一种mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中超声分散条件为：在225~250 w超声分散20~30分钟。
3.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，浓盐酸溶液的浓度为9～10m；氟化锂盐酸的浓度为0.02～0.08g/ml。
4.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，氟化锂与ti3alc2max质量比为1～5:1。
5.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，反应时间为24～48h。
6.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，片状木质素和mxene的质量比为1：0.5~2。
7.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，氨水浓度为0.52 m~3.72 m，mxene/木质素氨水混合溶液的浓度为0.045 g/ml~0.27 g/ml。
8.根据权利要求1所述mxene/木质素二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：球磨为450~600 rpm转速下球磨3~6 h。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的mxene/木质素二维纳米片复合材料。
10.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的mxene/木质素二维纳米片复合材料作为紫外线屏蔽剂的应用。