ACS Matter. Lett.:一种具有无粘结剂可重新分散的MXene
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详细介绍
MXene,(Ti3C2Tx,Tx 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 Ti3C2Tx 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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