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濟南大學(xué)Changzhou Yuan團隊--通過氣固反應(yīng)直接從 MAX 相位原位構(gòu)建功能性多維 MXene 基復(fù)合材料

A 原子與 MAX 相中的 MX 層的弱結(jié)合不僅使得選擇性蝕刻 A 層以制備 MXene 成為可能，還帶來了通過原位轉(zhuǎn)化構(gòu)建 A 衍生物/MXene 復(fù)合材料的機會。在這里，優(yōu)雅地設(shè)計了一種簡便且通用的氣固反應(yīng)系統(tǒng)，以構(gòu)建多維 MXene 基復(fù)合材料，包括 AlF₃納米棒/MXene、AlF₃納米晶體/MXene、無定形 AlF₃/MXene、A 填充碳納米管/MXene、層狀金屬硫族化物/MXene、MOF/MXene 等。合理提出了層間限制對晶體生長、催化行為、范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建和配位反應(yīng)的內(nèi)在效應(yīng)機制。緊密的界面結(jié)合和不同組分的協(xié)同效應(yīng)使它們成為電化學(xué)應(yīng)用中有前景的活性材料。更具體地說，AlF₃納米棒/Nb₂C MXene 表現(xiàn)出對 Li₂S 和鋰多硫化物之間轉(zhuǎn)化的雙向催化活性，從而緩解了鋰硫電池中的穿梭效應(yīng)。

Fig 1. FESEM、TEM和HRTEM圖像，以及（a-d）AlF₃/Nb₂C多晶型;（e-h）AlF₃/VNbC多晶型;（i-l）AlF₃/Nb₄C₃多晶型的示意圖。MAX相和衍生的基于MXene的復(fù)合材料的XRD圖案：（m）Nb₂AlC MAX和AlF₃/Nb₂C MXene;（n）VNbAlC MAX和AlF₃/VNbC MXene;（o）Nb₄AlC₃ MAX和AlF₃/Nb₄C₃ MXene;（p）如所示的三種復(fù)合材料中MXene的（002）面和AlF₃的（012）面的比較。

Fig 2. (a)α-AlF₃/Nb₄C₃ MXene、非晶AlF₃/Nb₄C₃ MXene、α- AlF₃/Nb₂C MXene和α-AlF₃/VNbC MXene界面結(jié)構(gòu)的俯視圖和側(cè)視圖（從左到右）以及（b）相應(yīng)的界面能。(c)Nb₄C₃中間層內(nèi)外非晶AlF₃晶化的能壘。

Fig 3. (a)Fe@N-CNTs/NbC/Nb₂C MXene的FESEM、（b）TEM和（c）HRTEM圖像，以及（d）Nb₂FeC和Fe@N-CNTs/NbC/Nb₂C MXene的XRD圖案;（e）SnSe₂/Nb₂C MXene的FESEM、（f）TEM和（g）HRTEM圖像，以及（h）Nb₂SnC和SnSe₂/Nb₂C MXene的XRD圖案;（i）ZIF-8/Nb₂C MXene的FESEM、（i）TEM和（k）HRTEM圖像，以及（l）Nb₂ZnC和ZIF-8/Nb₂C MXene的XRD圖案。圖（b、f和j）中的插圖為相應(yīng)的SAED圖案。

Fig 4. （a，b）在AlF₃/Nb₂C MXene和Nb₂C MXene上的Li₂S成核和分解測試。(c)具有AlF₃/Nb₂C MXene和Nb₂C MXene改性PP隔板和未改性PP隔板的電池的倍率性能。(d)具有改性（AlF₃/Nb₂C、Nb₂C）和未改性PP隔板的電池在0.2 ℃下的循環(huán)性能。(e)具有AlF₃/Nb₂C/PP隔板的電池在1 ℃下的長期循環(huán)性能，硫負載量為1.0和3.4mg cm^-2。

相關(guān)研究工作由濟南大學(xué)Changzhou Yuan團隊于2024年在線發(fā)表在《Angew Chem》期刊上，In-Situ Construction of Functional Multi-Dimensional MXene-based Composites Directly from MAX Phases through Gas-Solid Reactions，原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202412898

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號



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