在MAX相中，A原子與MX層的弱結合不僅使得能夠選擇性蝕刻A層用于MXene制備，而且帶來了通過原位轉化構建A衍生物/MXene復合物的機會。這里，簡單且通用的氣-固反應系統被設計用來構建多維MXene基復合材料，包括AlF3納米棒/MXene、AlF3納米晶體/MXene、無定形AlF3/MXene、填充的碳納米管/MXene、層狀金屬硫族化物/MXene、MOF/MXene等。合理地提出了層間約束對晶體生長、催化行為、范德華異質結構構建和配位反應的內在影響機制。緊密的界面結合和不同組分的協同效應使它們成為電化學應用中有前途的活性材料。更具體地，AlF3納米棒/Nb2C MXene對Li2S和多硫化鋰之間的轉化表現出雙向催化活性，這減輕了鋰硫電池的穿梭效應。
圖 1. 通過GSR方法原位轉換MAXphases中A元素的示意圖。
圖 2. FESEM、TEM和HRTEM圖像，以及(a–d)al F3/Nb2C MXene的示意圖；(e–h)al F3/VNbC MXene；(I–l)al F3/nb4c 3 MXene。MAX相和衍生MXene基復合材料的XRD圖樣:(m) Nb2AlC MAX和al F3/Nb2C MXene；VNbAlC MAX和al F3/VNbC MXene；(o) Nb4AlC3MAX和al F3/nb4c 3 MX ene；(p)在所示的三種復合材料中MXenes的(002)面和AlF3的(012)面的比較。
圖3. (a)α-AlF3/Nb4C3 MXene、無定形al F3/nb4c 3 MX ene、α-AlF3/Nb2C MXene和α-AlF3/VNbC MXene界面結構的俯視圖和側視圖(從左至右)和(b)相應的界面能量。(c)無定形AlF3在Nb4C3夾層中或之外結晶的能壘。
圖 4. (a) FESEM，(b) TEM和(c)Fe@N-CNTs/NbC/Nb2C MXene的HRTEM圖像和(d)nb 2 FEC和Fe @ N-CNTs/NbC/Nb2C MXene的XRD圖案；(e) FESEM，(f) TEM和(g)SnSe2/Nb2C MXene的HRTEM圖像和(h)nb 2s NC和snse 2/Nb2C MXene的XRD圖案；(i) FESEM，(i)TEM和(k)ZIF-8/Nb2C MXene的HRTEM圖像和(l)nb 2 znc和ZIF-8/Nb2C MXene的XRD圖案。面板(b、f和j)中對應SAED圖案的插圖。
圖 5. (a，b)al F3/Nb2C MXene和Nb2C MXene上的Li2S成核和分解試驗。(c)具有AlF3/Nb2C MXene和Nb2C MXene改性的PP隔板和未改性的PP隔板的電池的倍率性能。(d)具有改性的(AlF3/Nb2C、Nb2C)和未改性的PP隔板的電池在0.2℃下的循環性能。(e)具有AlF3/Nb2C/PP隔板的電池在1℃下的長期循環性能，硫負載為1.0和3.4mg cm–2。
相關科研成果由濟南大學Changzhou Yuan等人于2024年發表在Angewandte Chemie International Edition（https://doi.org/10.1002/anie.202412898）上。原文：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
轉自《石墨烯研究》公眾號
