背景介绍

自2011年Gogotsi等人首次发现的2D Ti₃C₂T_x以来，MXene由于其优异的机械、电学、光学和电化学性质使其成为了二维材料中的新星。它们被广泛应用于在能源转换与储存、光电催化、电磁干扰屏蔽、海水淡化、生物传感器、神经电极等方面。到目前为止，已经合成了30多种具有不同的化学和物理性质MXene, 其目前主流合成方法是用氢氟酸(HF)或原位生成HF去刻蚀MAX生成MXene。然而, 氢氟酸的剧毒和腐蚀性使其无法大规模生产。另外，通过高温熔盐法也能选择性地蚀刻A原子层，但是由于缺乏亲水官能团 (-OH / -O) ，在获得多层或单层MXene时困难重重。除此之外，使用电化学法也能刻蚀掉A原子层从而获得MXene，然而低产量和以MAX为电极限制了其大规模生产。因此，迫切需要开发出一种绿色规模化制备MXene方法。

内容介绍

格里菲斯大学钟育霖教授和深圳大学苏陈良教授报道了一种绿色环保可大规模制备MXene的电化学剥离方法。该方法仅用氟化铵作为电解质，采取简单的双电极填充式电化学反应器 （PBER）来制备MXene, 其产率高达72.3%，生产速率为206 mg/h。 其氟化铵电解质能重复使用，而且电极是便宜丰富的石墨电极，这些优点使得该方法在工业化生产上具有广阔前景。该文章以“Green and scalable electrochemical routes for cost-effective mass production of MXenes for supercapacitor electrodes”为题发表在Carbon Energy上。

图文导读

图1. eMXenes电化学生产原理图及典型恒流充电曲线。

图2. 电化学反应参数优化。

 图3. Ti₃C₂T_x和Nb₄C₃T_x eMXene的表征。

图4. 电解液再用和使用石墨电极利用大规模生产。

图5. 未分解氟化铵介导电化学蚀刻机理。

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