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无氟快速制备MXene组分纳米线的研究进展

提供者:西安昊然生物科技有限公司   发布时间:2021/3/4 17:58:46  阅读次数:661次  进入该公司店铺

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无氟快速制备MXene组分纳米线的研究进展
香港理工大学应用物理学系郝建华教授课题组,无需使用HF从而制备出新型且稳固的MXene化合物组分的碳化铌(Nb2CTx)纳米线-碳纤维布复合器件。这是该研究团队继去年提出无氟安全合成2D MXene的通用策略(J. Am. Chem. Soc., 141, 9610 (2019))后,利用自组装的特性,在MXene相关化合物组分的1D/3D结构的新突破。通过与传统的2D Nb2CTx纳米片以及用HF刻蚀的Nb2CTx纳米线进行比较,研究结果表明,结合合适的柔性衬底和合理设计的MXene化合物,其系统的储能和转化活性能都有较大的提高。与传统的合成方法相比,改进的电化学刻蚀方法的合成时间大幅缩短至4小时。利用降低的内部电阻和较多的反应位点,碳化铌纳米线展现出较低的释氢和释氧过电位。运用新颖的设计策略,制备的水系柔性电池表现出较好的循环性能,在形变条件下可保持稳定的功率输出,其结果有助于景广泛的柔性储能应用。

Mxene纳米线复合材料
基于无氟快速制备MXene组分纳米线的能量转换及其柔性储能的应用
自从石墨烯问世以来,科学家们直致力于揭开二维材料的独特物理和化学特性的神秘面纱。然而,目多数二维材料在高温或高湿度的环境下存在不稳定的问题。自从2011年二维过渡金属碳化物或氮化物(MXene)被Gogotsi 和Barsoum研究团队发现后,MXene凭借其高稳定性和高亲水性的特性,在电化学催化、能量转换和存储等域引起了广泛的关注。 MXene通常用Mn+1XnTx(n = 1、2和3)的化学式来表示,其中M代表早期过渡金属(例如Ti、Nb、Cr和V等),X代表C、N元素,Tx代表-OH 、-O、-Cl和-F的功能基团。基于丰富的功能基团,MXene能灵活地适应各种复合系统,并拥有高的机械强度和导电性能。但是,常规制备MXene的方法通常涉及危险的高浓度氟化物长时间腐蚀的合成路线,高腐蚀性有毒的氢氟酸的不慎使用会导致中毒甚至有死亡的危险。同时,HF刻蚀的MXene中不稳定的-F功能基团,亦可能会抑制电解质/电相互作用下的电化学反应稳定性。另外,MXene的2D堆叠结构和键合力对表面动力学和离子交换过程有影响,导致在某些能源开发应用方面有所掣肘。


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