mxene 学术专题
AEnM：无酸碱刻蚀剂电化学制备MXene及其高效储锌
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详细介绍
过去十年，层状MXene材料俨然成为二维材料家族中冉冉升起的新星，其被广泛应用于液晶、催化、传感、纳米发电机、电磁屏蔽等领域。凭借自身独特的层状结构，惊人的电子传导，丰富的表面化学，MXene在储能领域展现出巨大的潜力，其可以容纳包括金属和非金属各种离子的高效穿梭。然而，由于现有制备工艺的缺陷以及酸碱刻蚀剂的使用，MXene基储能设备的制备（MXene的刻蚀，电极的制备，设备的组装）繁琐且不可避免的带来污染。此外，在电极制备环节，二维材料的自发团聚无疑会损害其后续的电化学性能。
有鉴于此，香港城市大学支春义教授联合宁波材料所黄庆研究员针对这一问题直接以MAX前驱体为原料利用原位电化学刻蚀的方法将这个工艺流程整合为一步，提出了一种可行的多合一的高效解决方案。该研究团队采用含氟的水系高浓盐同时作为电解液和刻蚀剂，通过电化学循环的工艺逐步剔除MAX中的Al层，在电极中原位得到MXene片层。整个过程在封闭的电池体系中进行，与外界没有的物质交换，高效且环保。刻蚀之后，整个电池体系可以继续照常工作，生成的MXene片层直接作为新一代活性物质表现出更为优异的电化学性能。MXene纳米片在水系环境下表现出亚稳状态，表面暴露的过渡金属层在施加电压的情况下很容易被氧化，同时伴随着物相和形貌的变化，在循环过程中逐步向对应的氧化物转变，最终得到V2O5/C/V2O5/C/V2O5类三明治堆叠结构。得益于此，MXene不再局限于表面的赝电容特性，过渡金属层的电化学活性被充分激活。随着电池循环的进行，容量并没有逐渐衰减，反而表现出明显的上升趋势，完全不同于之前的报道。相关结果于近日发表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.202001791）上。
信息来源： MaterialsViews
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