研究摘要

二維MXene的表面官能團對其物理化性質(zhì)能夠產(chǎn)生重要的影響。常規(guī)的刻蝕方法通常會向MXene中引入-F官能團或金屬雜質(zhì)。近日，中科院上海應用物理研究所Miao Shen，Rui Tang，王建強教授研究團隊在《Angew. Chem. Int. Ed.》發(fā)表最新研究成果，提出一種新型的熔融鹽輔助電化學刻蝕方法，成功制備出無氟的Ti3C2Cl2?MXene。利用電子作為反應媒介，將正極的還原與負極的刻蝕過程分離，從而保證MXene中沒有金屬殘留。與此同時，MXene表面的官能團可實現(xiàn)原位修飾，-Cl基官能團可以被成-O基或/和-S基官能團替換，由此可省略后續(xù)官能團改進的步驟并豐富官能團的種類。所制備的-O基官能團化的Ti3C2Tx?MXene是一種優(yōu)異的超級電容器電極材料，在1.0 A g-1的電流密度下可以實現(xiàn)225 F g-1的比電容，良好的倍率性能與杰出的循環(huán)穩(wěn)定性，優(yōu)于通過其他方式刻蝕得到的多層Ti3C2Tx?MXene電極。

圖文導讀

圖1.?熔融鹽輔助電化學刻蝕與官能團原位改性過程。

圖2?熔融鹽輔助電化學刻蝕MXene前后的物相表征：XRD，HR-STEM，SEM，NMR與XPS圖譜。

圖3.?熔融鹽輔助電化學刻蝕MXene的反應路徑計算。

圖4.?熔融鹽輔助電化學刻蝕與官能團原位改性過程。

總結(jié)展望

? ? ?通過將LiCl-KCl熔融鹽中的電解電壓控制在2.0 V，在電化學與熱化學效應的共同作用下，溫度和電解電壓分別控制著AlCl3的解吸與氯離子的電吸附，保證Ti3C2Cl2?MXene的成功制備。然而，通過DFT計算發(fā)現(xiàn)，當電位高于0.94V時，一部分Ti會被過度刻蝕。通過添加不同的無機鹽，可以實現(xiàn)原位的官能團改性。更重要的是，在刻蝕之后不會產(chǎn)生酸性的液體殘留的同時，鹽還可以被重復利用，說明該方法是一種綠色，可持續(xù)的刻蝕方法，對于MXene的綠色合成具有啟示作用。

本信息源自互聯(lián)網(wǎng)僅供學術交流 ，如有侵權(quán)請聯(lián)系我們立即刪除。