MXene型碳化钒,特别是V2CTx型碳化钒,在从能量存储、传感到电子和光学等诸多领域都有应用前景。然而,在过去的十年中,由于分层的V2CTx在胶体状态下的不稳定性,有关V2CTx的研究大多局限于其多层形态。在本文中,报道了温和的合成条件,从而得到高质量的V2CTx和离子交换过程,将MXene在水悬浮液中的保质期增加了大约3个数量级,从几个小时到几个月。讨论了蚀刻和分层机制,并为研究人员提供了一个指导方针与MXene组成。解释了蚀刻剂配方、分层化学品和后处理对合成的V2CTx的质量、化学稳定性和光电性能的影响。在离子交换和絮凝过程中,四丁基铵和四甲基铵离子被锂离子取代。分层后的V2CTx产生的沉淀物不仅可以悬置几个月而不降解,还可以重新分散并加工成薄膜。这些MXene薄膜在光学和电子性能上有明显的改善。它们在干燥状态下的电导率可以超过1000 S cm-1,这是之前V2CTx无法达到的值。在本工作中,V2CTx的货架寿命和性能的主要改进,有望使这种MXene的性能的基础研究,并大大扩大其潜在的应用范围。建议的方法可能适用于其他需要使用季胺进行分层的MXenes。
相关科研成果由美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi等于2021年发表在Chemistry of Materials (https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c03508)上。原文:Guidelines for Synthesis and Processing of Chemically Stable Two- Dimensional V2CTx MXene。