大连化物所二维金属碳化物纳米片衍生物研究获进展

摘要: 　　近日，中国科学院大连化学物理学习所二维材料与能源器件学习组学习员吴忠帅团队发展了一种同时氧化和碱化的新策略，一步法实现了二维金属碳化物纳米片（Ti3C2 MXene）向超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带的转变，发现其 ...

　　近日，中国科学院大连化学物理学习所二维材料与能源器件学习组学习员吴忠帅团队发展了一种同时氧化和碱化的新策略，一步法实现了二维金属碳化物纳米片（Ti3C2 MXene）向超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带的转变，发现其具有优异的储钠和储钾性能。相关学习成果发表在ACS Nano（DOI：10.1021/acsnano.7b01165）上。
　　MXene是一类新型二维金属碳（氮）化物纳米片，具有优异的电化学性能，一般由三元MAX相经化学刻蚀剥离制得，其中M指过渡族金属（如Ti、V、Nb、Ta等），A指Al、Si等，X指C、N。常见的Ti3C2 MXene表面具有大量的含氧/氟官能团，作为储能电极材料时易产生较大的不可逆容量，导致可逆比容量与库伦效率较低。因此，需要研发结构和性能稳定的MXene基新型电极材料。
　　该学习团队通过设计一种同时氧化和碱化的新过程，一步法实现了二维金属碳化物纳米片（MXene）向超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带的转变，所制备的纳米带具有较大的层间距（0.90~0.93 nm）、超薄厚度（11 nm）、较窄宽度（60 nm）以及开放的大孔结构，有利于充放电过程中电解液离子的快速传输以及结构的稳定。因此，该类钛酸钠纳米带在200 mA g-1电流密度下展现出高达191 mAh g-1的比容量，钛酸钾纳米带具有优异循环稳定性，超过900次的稳定循环且保持较高比容量，明显优于其它的钛基纳米材料。重要的是，Ti3C2 二维纳米片只是60余种 MXene家族中的一种，因此该工作为开发新型MXene衍生功能纳米材料开辟了新的途径。
　　上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家青年千人计划、辽宁省自然科学基金、中国博士后基金等项目的资助。
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