隨著MXenes的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，由于嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保政策，致力于探索從MAX相制備MXenes具有重要意義。因此，本文首次成功地提出了一種通過離子液體基微乳液合成MXenes的新策略。由于微乳液獨(dú)特的界面反應(yīng)特性，可以改善MAX相的蝕刻條件，從而提高反應(yīng)效率。詳細(xì)研究了溫度、酸和離子液體種類對(duì)蝕刻反應(yīng)的影響。通過制備1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽或1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽微乳劑，在30℃、pH為0.3的條件下，24 h內(nèi)成功制備MXenes。采用退火處理和未退火處理的MXenes制作超級(jí)電容器電極，評(píng)價(jià)其電化學(xué)性能。與未退火的MXenes相比，由于電阻較低，退火后的MXenes的比電容更高。最佳MXenes在電流密度為40 mA/g時(shí)的比電容為46.5 F/g，在500次充放電循環(huán)(100 mA/g)后具有較高的穩(wěn)定性，與其他報(bào)道相當(dāng)。通過這項(xiàng)工作，可以為MXenes的制備打開一個(gè)新的窗口，有助于進(jìn)一步促進(jìn)其在電極材料研究中的發(fā)展和應(yīng)用。
圖1 分別利用IL-PF6-C6-Ms和IL-BF4-C6-Ms (pH為0.3，溫度為30℃)開發(fā)MXenes的XRD圖譜和(C)拉曼光譜。
圖2. 通過IL-PF6-C6-Ms和IL-BF4-C6-Ms制備的MXenes的XPS譜。
圖3 (A和B) IL-BF4-C6- Ms和(C和D) IL-PF6-C6-Ms制備的MXenes的SEM圖像。
圖4. (A−C)采用IL-PF6-C6-Ms在30℃pH 0.3條件下制備的MXenes， (D−F)采用IL-BF4-C6-Ms在30℃pH 0.3條件下制備的MXenes，蝕刻時(shí)間分別為4、12和24 h的SEM圖像。
圖5 溫度對(duì)(A) IL-PF6-C4-Ms和(B) MXenes反應(yīng)過程的影響。
圖6。離子液體的pH值和烷基鏈長度對(duì)IL-PF6-C4-Ms制備(A) MXenes反應(yīng)過程的影響
(B) IL-BF4-C6-Ms制備的MXenes， (C)離子液體基微乳液不同烷基鏈長度(t為30°C, pH為1)制備的MXenes， (D)離子液體的水解能力。
圖7。(A)不同處理MXenes的CV曲線，(B)頻率范圍從105到0.01 Hz獲得的奈奎斯特圖，(C)電流密度為40 mA/g時(shí)的GCD曲線，(D)電流密度為100 mA/g時(shí)經(jīng)過500次循環(huán)后的比電容保留率曲線。
圖8。通過IL-PF6-C6-Ms或IL-BF4-C6-Ms制備的MXenes退火前后的XPS光譜。
相關(guān)科研成果由華中科技大學(xué)電氣學(xué)院Jun Yang等人于2022年發(fā)表在Langmuir (https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02373)上。原文：Fabrication Strategy of MXenes through Ionic-Liquid-Based Microemulsions toward Supercapacitor Electrodes。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
