Yury Gogotsi教授CM：MXene的拉曼光谱研究

  拉曼光谱广泛地研究了许多不同类型的二维材料。这种快速、无创、灵敏的方法甚至可以记录许多二维材料的单个薄片的光谱。它是分析二维材料最有用的工具之一。虽然MXenes是一个非常庞大的二维过渡金属碳氮化物家族，但是关于这个系列材料的拉曼研究并不多。

成果简介

    近日，德雷塞尔大学的Yury Gogotsi教授在国际顶级期刊Chemistry of Materials发表了题目为“Raman spectroscopy analysis of structure and surface chemistry of Ti₃C₂T_x MXene”的论文。报告了到目前为止最广泛使用和最重要的MXene--Ti₃C₂T_x的一个系统的研究。通过通过不同方法合成材料后，结果表明Ti₃C₂T_x的拉曼光谱不仅受到组分和表面基团的影响，还受到插层种类和堆垛的影响。由于Ti₃C₂T_x的等离子体共振峰在785 nm左右，当用红色二极管激光激发时，共振条件得以实现，能够在~120 cm^-1处观察到一个额外的峰值。报告了单层Ti₃C₂T_x溶液和多层膜的的拉曼光谱的不同。最后，展示了不利的光致发光背景如何作为材料降解的证据，从而导致缺陷钛和无定形碳的形成。这项研究表明拉曼光谱可以用来深入探索新兴二维材料MXenes的性能。

图 1 MXene的制备和拉曼光谱。

图 2 MXene的不同状态的拉曼光谱。

图 3 蚀刻溶液和插层剂对Ti₃C₂T_x振动模式的影响。

图 4 激发波长对拉曼光谱的影响。

图 5 拉曼光谱检测MXene薄膜的变质。

结 论

        拉曼光谱能够提供关于表面化学、堆积和Ti₃C₂T_x的质量信息。Ti₃C₂T_x的振动由E_g(面内)和A_1g(面外)峰值组成，而后者更尖锐、更强大。由于等离子体共振在约785 nm处，拉曼这种波长的散射更强，因此使用这种激光会产生更清晰的光谱。此外，当使用785 nm激光器时，Ti₃C₂T_x在120 cm^-1附近表现出一个共振拉曼峰。Ti₃C₂T_x在100 - 800 cm^-1的全谱波数范围内分为4个区域：等离子体共振、Ti、C、O的A_1g面外振动基团振动、表面官能团振动和碳振动区。这些拉曼特征随着MXene薄片的合成方法和环境的变化而变化。最后，展示了如何利用光致发光来检测无定形和有缺陷的钛氧化物，提供了一个洞察样品氧化。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.chemmater.0c00359

信息来源： MXene学术