固体所在无缺陷少层MXene合成制备方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所功能材料物理与器件研究部在无缺陷少层M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的合成制备及物理化学性质研究方面取得新进展。相关成果以“Defect-Free Few-Layer M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene Nanosheets: Synthesis, Characterization, and Physicochemical Properties”为题发表在国际期刊Advanced Science (Adv. Sci, 2302882 (2023))上。     二维MXene材料由于具有优异的物理和化学性质，在能量存储和转化、电磁屏蔽、传感等领域展现出巨大的应用潜力。其中，M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene因其更大层间距、丰富价态、高稳定性等特点成为目前MXene材料的研究热点。然而，由于该类少层材料合成较为困难，如前驱体难以获得纯相、多层难以充分刻蚀、插层剂和剥离工艺要求较高等，所以至今对少层M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的研究仍然极少。

鉴于此，研究团队在前期多层M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene工作(Chemical Engineering Journal, 373, 203-212 (2019)；Journal of Materials Chemistry A, 7(5), 2291-2300 (2019)；Nanoscale, 12(2), 1144-1154 (2020)；Inorganic Chemistry, 59(5), 3239-3248 (2020)；Applied Surface Science, 599, 153910 (2022))的基础上，提出全新优化合成策略     （图1），并成功获得无缺陷少层M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene纳米片（图2）。进一步地，研究团队通过真空抽滤少层M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene墨水，获得了相应自支撑膜（图3），并发现其高导电性、高稳定性和亲水性等特点。该工作将为其它无缺陷少层MXene的合成制备提供指导和借鉴。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、中国科学院合肥物质院院长基金的资助。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302882。

图1. 少层M4C3Tx (M = V, Nb) MXene合成制备流程图及相应材料的结构演化示意图。

图2. 无缺陷少层V4C3Tx MXene纳米片的TEM表征结果。

图3. 少层M4C3Tx (M = V, Nb) MXene自支撑膜的制备工艺示意图及相应少层MXene墨水、自支撑膜的照片和电镜表征结果。