冯新亮Angew：碘蚀刻法制备室温稳定的二维碳化钛（Mxene）

Nanoyu

2021-01-24

Mxene（如Ti₃C₂）由于其独特的金属导电性和可调谐的表面化学特性，是一类重要的二维（2D）材料。然而，目前，主流合成方法主要依赖于使用危险的HF或类似物对MAX粉末（例如Ti₃AlC₂）进行化学蚀刻，导致具有氟末端的MXene片材以及在胶体分散体中较差的环境稳定性。

近日，德国德累斯顿工业大学冯新亮教授，Sheng Yang，Ali Shaygan Nia报道了一种新的方法，在无水乙腈（CH3CN）中进行碘蚀刻（IE），然后在盐酸溶液中分层，从而合成无氟化物的Mxene。

文章要点

1）研究发现，100 °C下的刻蚀反应可以生成Ti₃C₂I_x，其可以进一步转变为具有中等尺寸（约1.8 μm）和高含氧量（18.7 wt%）的Ti₃C₂T_x（T=O，OH）片（IE-Mxene）。此外，超过71 %的薄片厚度薄于5 nm，并且在分散体中可以稳定至少2周时间。

2）过滤后的IE-Mxene膜具有较高的电导率(1250 S cm^-1)，可与用氟化物蚀刻剂制备的薄膜相媲美（1500 S cm^-1）。当用作超级电容器的电极时，这种无氟、富氧的MXene电极在1 mV s^-1下具有了293 F g-1的显著重量电容，超过了已报道的端氟MXene电极（即F-MXene，50-290 F g^-1）。

这项工作为高效、可持续合成MXene材料提供了一条极有效策略。

参考文献

Huanhuan Shi, et al, Ambient-Stable Two-Dimensional Titanium Carbide (MXene) Enabled by Iodine Etching, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202015627

https://doi.org/10.1002/anie.202015627