InfoMat：新型MXene的合成及其作为钠离子电池负极的性能

2023年10月15日下午9:10 • 顶刊解读

二维层状过渡金属碳化物/氮化物称为MXenes，是用于电化学储能有吸引力的替代电极材料。由于其金属导电性和低离子扩散势垒，MXenes是钠离子电池（SIBs）有前景的负极材料。

美国杜兰大学Michael Naguib等报道了一种新型二维碳氮化物MXene，即Ti₂C_0.5N_0.5T_x（T_x代表表面终端）MXene，这是迄今为止Ti₃CNT_x之后唯一的第二种碳氮化物。

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图1. Ti₂C_0.5N_0.5T_xMXene的形态和结构特征

这里采用一种新型原位HF(HCl/KF)蚀刻条件从Ti₂AlC_0.5N_0.5合成多层 Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末。自发嵌入四甲基铵，然后在水中进行超声处理，使这种新型碳氮化钛大规模分层成为二维片材。获得的Ti₂C_0.5N_0.5T_x MXene具有高电导率（~435 ± 25 S cm^-1）、大电活性表面积和快速离子传输。

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图2. Ti₂C_0.5N_0.5T_x作为钠离子电池电极的动力学分析

此外，作者研究了多层Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末作为SIBs负极材料的电化学性能和动力学。与使用相同方法制备的Ti₂CT_x粉末相比，多层 Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末显示出更高的比容量，在20 mA g^-1下显示出182 mAh g^-1的比容量，是所有报道作为SIBs电极的多层MXene中最高的，并且具有出色的循环稳定性，循环500次后无明显容量衰减。这项工作的研究结果表明，开发过渡金属碳氮化物是控制和增强MXenes性能的一种很有前景的方法。

图3. Ti₂C_0.5N_0.5T_x作为钠离子电池电极材料的电化学性能

Synthesis of new two-dimensional titanium carbonitride Ti2C0.5N0.5Tx MXene and its performance as an electrode material for sodium-ion battery. InfoMat 2021. DOI: 10.1002/inf2.12269

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