ACS Nano：多元卤素官能团修饰助力水系锌离子储能
二维材料由于独特的性能在众多应用范围内引起了广泛的研究关注。其中，最典型的MXenes自从2011被发现以来就被越来越广泛地研究，其多样化的元素组成与可控的表面化学可以产生针对不同应用场景的性能。MXenes展示出了杰出的电子、光学以及等离子性能，在诸如超级电容器、电磁吸附与屏蔽、催化和碳捕捉领域展现出了巨大的潜力。
MXenes的通式为Mn+1XnTx，其中Tx代表在刻蚀过程中产生的表面官能团，通常为-OH，-O和-F官能团。研究者们已经通过理论计算详细分析了MXenes表面官能团的物理和化学性质，然而对官能团的控制还仍然是一项挑战。最近，研究者们发现路易斯酸熔融盐刻蚀方法可以实现对MXene表面官能团的调控，丰富了MXene的表面化学特性。
最近，香港城市大学支春义教授与中科院宁波材料所黄庆教授合作在国际知名学术期刊 ACS Nano上发表题目为：Halogenated Ti3C2 MXenes with Electrochemically Active Terminals forHigh Performance Zinc Ion Batteries的研究论文，报道了一元、二元和三元的卤素官能团，如-Cl，-Br，-I，-BrI，-ClBrI等，以此实现了对MXene的官能团的调控，并探究了表面化学对MXenes性能的影响。
图1.卤素化Ti3C2 MXenes的物理表征。
图2.Ti3C2Br2和Ti3C2I2的结构的电子结构与DOS。
图3. 卤素化Ti3C2 MXenes的电化学性能。
图4. Ti3C2Br2和Ti3C2I2电极循环后的结构与成分变化。
本文通过路易斯酸熔融盐刻蚀，成功制备了卤素官能团化的Ti3C2TxMXenes，作为水系锌离子电池的正极材料具有杰出的性能，具有稳定的放电平台、可观的容量、较高的能量密度与优异的倍率性能，与大多数的水系锌离子电池正极材料相比具有较大的竞争力。而具有传统官能团的MXene则具有更低的容量，并且没有放电平台。这项工作证明了通过对MXene表面化学的调控可以影响电化学性能。
本信息源自互联网仅供学术交流 ，如有侵权请联系我们立即删除。
