锂化-膨胀-微爆炸机理制备无氟MXene材料

研究背景

由于独特的性质，二维材料MXene的研究受到广泛关注，涉及多个领域。MXene的制备是MXene研究工作的基础，将陆续介绍、分享MXene的制备方法。

Selective Lithiation−Expansion−Microexplosion Synthesis of Two-Dimensional Fluoride-Free MXene

Zemin Sun, Mengwei Yuan, Liu Lin, Han Yang, Caiyun Nan, Huifeng Li, Genban Sun,*

and Xiaojing Yang*

ACS Materials Lett. 2019, 1, 628−632.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.9b00390

内容简介

常规酸液刻蚀过程中，刻蚀液的毒性和危害性限制了大规模的生产和应用，开发一种无害且有效的MXene合成方案是十分迫切的。北京师范大学杨晓晶等人开发了一种简单有效的无氟制备方法，基于可控的嵌锂-合金-膨胀微爆炸机理，可以直接制备单层或少层Ti3C2Tx。在此过程中，锂离子嵌入到Al层中，并在电场作用下形成Al-Li合金，同时，Al-Al层将扩展。然后将锂化的MAX放入水中，Al-Li层会与水发生反应，生成氢气。随着微爆炸过程在水溶液中的进行，该材料会脱落成纳米片，制备单层或少层MXene纳米片，具有较高的产率。此外，刻蚀过程是在没有含氟的试剂中进行，主要试剂是水，有效避免了有毒液体的引入。进一步地，凡是其A层可以用作锂离子电池负极材料的MAX相材料，都可以用该方法剥离制备MXene材料。

图文导读

Figure 1. Schematic of the lithiation intercalation−expansion−microexplosion process.

Figure 2. (a) Ti3AlC2 and Ti3C2Tx powder. (b) X-ray diffraction patterns of Ti3AlC2 and Ti3C2Tx. (c) Raman spectra of Ti3AlC2 and Ti3C2Tx. (d)−(f) XPS spectra of Ti3AlC2 and Ti3C2Tx.

Figure 3. SEM images of (a) Ti3AlC2 and (b) Ti3C2Tx. (c) TEM and (d) HRTEM images of Ti3C2Tx (inset of SAED of Ti3C2Tx). (e) AFM image and (f) the relevant height profiles.

Figure 4. (a) CV curves of the Ti3C2Tx electrode in 6 M KOH aqueous solution. (b) Galvanostatic charge/discharge curves of the Ti3C2Tx electrode at different current densities. (c) Gravimetric specific capacitances versus current densities for the Ti3C2Tx electrode. (d) Cycling performance of the Ti3C2Tx electrode at a current density of 5 A/g. The inset shows the first and last five GCD curves.

信息来源： MXene笔记