Récemment, l'équipe de Xiao Xu de l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine a progressé progressivement sur les questions scientifiques clés de la régulation des surfaces et des interfaces du MXène et a publié deux articles dans le magazine Nature Communications en deux mois. L'équipe de Xiao Xu a proposé qu'en utilisant un grand nombre de cations et d'anions libres dans les halogénures alcalins eutectiques Louis à basse température, le groupe -F sur la surface du MXène puisse être remplacé par des ions halogènes désolvatés dans les sels fondus par réaction nucléophile (le MXène traité est nommé LB MXene), et les cations sont insérés dans les couches pour élargir l'espacement des couches. Cette méthode peut réaliser la régulation de l’espacement des couches de MXène et des groupes de surfaces en même temps. Cela revêt une grande importance pour l’application du MXene dans l’optoélectronique, l’énergie et d’autres domaines.
En ajustant la proportion d'AlBr3 dans le sel fondu eutectique AlBr3-NaBr-KBr, le système de sels fondus peut réaliser un saut de l'acide de Lewis à l'alcalin de Lewis. Ce n'est que dans les conditions alcalines de Lewis qu'il peut y avoir une grande quantité d'ions Br libres désolvatés. Les ions halogènes désolvatés dans les sels fondus eutectiques participent à la substitution de groupe par des réactions nucléophiles. Après la substitution de groupe, la compensation de charge cationique élargit encore l'espacement des couches de MXène. L'effet synergique de la substitution des groupes halogènes et de l'intercalation des cations (une grande quantité de Na+ et K+ désolvatés) est la raison de l'espacement intercouche accru. Cette méthode est applicable à divers MXènes, notamment les MXènes à phase 32/43, les MXènes simples/doubles et les MXènes synthétisés par gravure à l'acide HF ou de Lewis.
Cette réalisation a été publiée en ligne dans la revue internationale Nature Communications, avec le titre : Réglage simultané de l'espacement des couches et de la terminaison des MXenes par les halogénures basiques de Lewis.
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Fig. 1.Préparation et caractérisation du LB-Ti3C2Tx. un. Diagramme schématique de préparation du LB Ti3C2Tx. Après le traitement aux halogénures alcalins de Lewis, Ti3C2Tx a été intercalé par Na+ et K+ désolvatés, entraînant une augmentation de l'espacement intercouche. Dans le même temps, le groupe -F à la surface est remplacé par l'anion halogène désolvaté. b. Substitution nucléophile entre les ions Br désolvatés et les groupes F. C-d, microscopie électronique à balayage de Ti3C2Tx et LB-Ti3C2Tx multicouches. Échelle 1 μm。 e. Spectres XRD de Ti3C2Tx et LB-Ti3C2Tx multicouches. F. Images TEM à champ sombre annulaire à angle élevé (HAADF) à résolution atomique et leurs arrangements atomiques. L'échelle est de 1 nanomètre. g. Analyse des éléments du spectre énergétique (scan linéaire) du LB Ti3C2Tx. h. Spectres Br 3d XPS haute résolution de Ti3C2Tx et LB Ti3C2Tx.
Figure 2.a-c, la composition du sel fondu AlBr3/NaBr/KBr dans différentes proportions. Spectres D-e, XRD et spectres Br 3d XPS haute résolution de LB-Ti3C2Tx traités avec du sel fondu AlBr3/NaBr/KBr dans différentes proportions. F. La tendance au changement de la teneur en groupes brome et de l'espacement des couches dans le LB-Ti3C2Tx traité avec du sel fondu AlBr3/NaBr/KBr de différentes proportions.
Figure 3.Images SEM de a, d, g, Nb4C3Tx, Mo2Ti2C3Tx et Ti3C2Tx-I avant et après traitement aux halogénures alcalins de Lewis. ÉCHELLE 1 μm。 b. Spectres XRD de e, h, Nb4C3Tx, Mo2Ti2C3Tx et Ti3C2Tx-I avant et après traitement aux halogénures alcalins de Lewis. c. Spectres XPS haute résolution de f, i, Nb4C3Tx, Mo2Ti2C3Tx et Ti3C2Tx-I.
Figure 4.un. Courbes CV de Ti3C2Tx et LB-Ti3C2Tx à une vitesse de balayage de 2 mV s-1. b. Comparaison des capacités du Ti3C2Tx et du LB Ti3C2Tx à différentes vitesses de balayage. c. Capacité du LB-Ti3C2Tx sous différentes densités de courant. d. Stabilité cyclique du LB Ti3C2Tx à 3A g-1.
