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365bet官网在二维层状过渡金属碳化物纳米片研究上取得进展
编辑:365bet体育在线投注,日期:2015-08-01

  二维层状过渡金属碳化物纳米片(MXenes),是近年来发现的一种新型低维结构材料。与石墨烯(Graphene)类似,它们拥有较大的比表面积和良好的导电性,同时又具备特有的组分多样性、层厚可控性以及结构可调性。MXenes潜在的应用研究主要集中在储能材料、催化剂载体、吸附介质和传感器等领域上。比如Ti3C2Ti2CV2CNb2C等作为锂离子电池和超级电容器的电极材料,具有较高的比容量(可达410 mAh/g @ 1 C)或体积比电容(可达900F/cm3)以及良好的充放电循环稳定性等;而Ti3C2还可用于吸附污水中的二价铅离子以到达净水的目的,实验得到的最大吸附量可达140mg/g;另外Ti3C2MXenes材料还具有较高的载流子迁移率,在半导体器件中具有广阔的应用空间。 

  目前,MXenes的制备主要通过HF酸或NH4HF2溶液,在室温或略高于室温条件下对MAX相中的A层原子进行选择性剥离获得。中科院365bet官网利用放电等离子快速烧结获得的高纯MAX相,通过控制MAX相材料中的M原子和A原子化学计量比,实现了MAX相的完全剥离和高质量MXenes的稳定合成。目前所获得的V2CTi3C2等二维纳米片具有单相纯度高、氧化物杂质少、尺寸可控、质量稳定等优点。365bet官网团队已经在智能材料及电极材料方面应用MXene做了探索性工作,取得了初步的成果。如与365bet官网陈涛研究员团队合作开展了V2C@PDMADMA杂化材料的研究,获得了具有良好的温度、CO2双重响应的智能材料;与中科院兰州化物所阎兴斌研究员团队合作,采用碳纳米纤维桥连Ti3C2颗粒,得到了具有高比容量(320 mAh/g @ 1 C)优异倍率特性和循环稳定性(2900 cycles, at 100 C)的锂离子电池负极材料。 

  以上工作已发表在如下国际化学期刊上:Chem. Comm.2015, 51, 314J. Mater.Chem. A, 2015, 3, 14096

 

 

  图(a)和(b)为MAX相粉体未经控制M/A化学计量比剥离后获得的MXene产物扫描电子显微镜微观形貌图片 

  c)和(d)为MAX相粉体优化M/A化学计量比后剥离产物的扫描电子显微镜微观形貌图片 

 

 (纳米事业部  黄庆) 

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