ACS Matter. Lett.:一种具有无粘结剂可重新分散的MXene

MXene，（Ti₃C₂T_x，T_x 表面官能团包括-OH，-O or -F），作为一类新型的二维（2D）材料，基于高导电性与杰出的亲水性在近年来得到了持续的关注。MXene独特的性能使其在很多应用领域中具有广泛的应用前景，如电磁屏蔽，能量储存，通讯，催化以及智能材料等。值得一提的是，Gogotsi教授最近的研究表明，MXene是可以批量合成的，而且批量合成时没有性能的损失。此外，相应的Ti₃AlC₂前驱体价格低廉且很容易在市场上获得。MXene所需要面临最大的问题就是在工业生产过程当中，由于其较差的氧化阻抗在具有空气的水环境下会导致快速的衰减，转化为TiO₂，进而大大降低其卓越的性能。

将MXene分散液通过真空抽滤或冷冻干燥转化为固态膜或气凝胶，是长期保存MXene的一种简单有效的办法。然而，上述这些状态的MXene材料因为强烈的层间反应，不能使其重新分散在水中。此外，MXene的氧化可以通过在MXene分散液中引入惰性气体，低温保存或引入抗氧化剂等方式得到有效的缓解，但是这些方法都伴随着较高的能量消耗或者额外的步骤去除添加剂。

最近，哈尔滨工业大学刘宇艳教授在国际知名学术期刊 ACS Materials Letters上发表题目为： Binder-Free Ti₃C₂T_x MXeneDoughs with High Redispersibility的研究论文，报道了一种高度聚合的“面团”状态，其中固体含量大概为19.4 wt %，不含有类似的粘结剂等添加剂。其表面和内部保留了适当数量的水分子，这使其具有良好的阻燃性，可塑性以及可携带性，并且可以轻松地溶解稀释成凝胶或分散液。

图1.“面团”状态MXene的制备过程及其优异性能的展示。

图2. “面团”状态MXene的重分散过程。

图3. “面团”状态MXene的表面SEM图像及其数码照片等表征。

图4. “面团”状态MXene的相关电化学性能测试。

本文成功地制备了一种无粘结剂的“面团”状的MXene，具有高达19.4wt %的固体含量。这种MXene“面团”具有高度的水合作用以及聚集能力，可以很轻松地恢复到稠密的泥状物甚至是初始的分散液状态，展示出了高度的可逆性，并且与新制备的MXene分散液相比没有明显的不同。更重要的是，MXene“面团”具有优异的氧化阻抗，可以在存放150天之后仍然被重新分散，并且没有性能的损失。这项工作在工业化上为克服易氧化，较高的运输成本等MXene需要面临的问题提供了解决方案，可以进一步推动MXene的发展。

文献链接：

https://dx.doi.org/10.1021/acsmaterialslett.0c00422

信息来源： MXene Frontier

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