表面帶有-O和-F官能團(tuán)的Ti2C MXene納米片合成及實(shí)驗(yàn)探究
西安齊岳生物供應(yīng)各樣的過(guò)渡金屬二維材料MXene，如：Ti3C2、V2C、Nb2C、Mo2C、Ta4C3、Nb4C3、TiVC、Mo2TiAlC2等過(guò)20多種。
我們制造了表面帶有-O和-F官能團(tuán)的Ti2C MXene納米片，用于鋰氧氣電池正極催化劑獲得了的電催化活性，并利用一性原理理論計(jì)算，研究了不同表面條件下ORR/OER的反應(yīng)路徑與催化活性。DFT計(jì)算表明，與Ti2CF2表面相比，Ti2CO2表面作為主要催化位點(diǎn)為L(zhǎng)i2O2的吸附成核-分解過(guò)程提供了的單電子反應(yīng)途徑，而Ti2C的表面由于與Li2O2的強(qiáng)化學(xué)鍵結(jié)合導(dǎo)致催化能力降低。此外，不均勻的表面條件被認(rèn)為會(huì)放電產(chǎn)物的極化成核和生長(zhǎng)，垂直于片層方向累積的納米薄片終形成多孔結(jié)構(gòu)的放電產(chǎn)物，從而為電子與離子傳輸提供了途徑。
如圖所示，利用刻蝕-剝離-退火法獲得了具有表面具有-O和-F官能團(tuán)的Ti2C MXene納米片，剝離前的樣品顯示出手風(fēng)琴狀的堆疊結(jié)構(gòu)，其平均厚度過(guò)500nm。而處理后Ti2C MXene厚度顯著降低，這樣可以獲得更大的比表面積并提供更多的活動(dòng)位點(diǎn)。XRD結(jié)果驗(yàn)證了對(duì)Al的成功刻蝕，且(002)峰左移表明Mxene相的形成與晶面間距增大緊密相關(guān)。XPS結(jié)果表明，對(duì)于Ti2C MXene獲得了由-O和-F基團(tuán)為主且?guī)缀鯖](méi)有表面的混合表面條件。
圖1. (a)Ti2C MXene的合成過(guò)程示意圖; Ti2C Mxene的(b)SEM圖像、(c)TEM圖像、(d)HRTEM圖像和對(duì)應(yīng)的SAED圖案; (e)前體Ti2AlC MAX、 Ti2C MXene剝離前和熱處理前后的XRD圖譜；(f)Ti2C MXene剝離前和熱處理前后的XPS全譜；熱處理后Ti2C MXene的高分辨率XPS光譜：(g)Ti 2p，(h)C 1s，(i)O 1s和(j)F 1s。
電化學(xué)性能測(cè)試
Ti2C Mxene正極的CV曲線表現(xiàn)出更高的峰值電流和較大的積分面積，表明具有的催化活性和更大的比容量，EIS結(jié)果表明Ti2C MXene的Rct值(34.3Ω)低于擴(kuò)層前樣品的Rct值(43.6Ω)并且在CV循環(huán)之后Rct值略有增加。Ti2C Mxene正極在100 mA g-1的電流密度下可提供15635.0 / 14145.2 mAh g-1的放電/充電容量，庫(kù)侖效率為90.5%。Ti2C MXene電極在電流密度分別為100、200、500和800 mA g-1時(shí)分別顯示出15635.0、12670.6、6585.2和5879.5 mAh g-1的比放電容量，遠(yuǎn)大于擴(kuò)層前樣品。當(dāng)限定600 mAh g-1的比容量時(shí)，Ti2C Mxene正極在不同電流密度下都表現(xiàn)出的循環(huán)性能。
圖2.(a)在2.35和4.35 V之間的0.1 mV s-1掃速下不同樣品的CV曲線；(b)Ti2C MXene和擴(kuò)層前樣品的EIS光譜；(c)KB、Ti2C MXene和擴(kuò)層前樣品在100 mA g-1時(shí)的初始放電/充電曲線；(d)Ti2C MXene在2.35至4.35 V電壓范圍內(nèi)的不同電流密度下的充放電曲線；Ti2C MXene在(e)200和(f)500 mA g-1時(shí)固定容量為600 mAh g-1時(shí)的循環(huán)性能；(g)在600 mAh g-1的某些容量下，Ti2C MXene和擴(kuò)層前樣品以不同電流密度循環(huán)的放電/充電終端電壓。
充放電過(guò)程探究
不同階段的SEM、XRD和EIS結(jié)果揭示了放電產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)演變，觀察到沿空間方向累積的納米薄片，隨著放電程度加深形成多孔放電產(chǎn)物，而充電至1000 mAh g-1后放電產(chǎn)物基本消失，露出Ti2C MXene的表面。多次循環(huán)后的XRD譜和EIS圖表明可逆性好，副反應(yīng)少。高結(jié)晶放電產(chǎn)物L(fēng)i2O2的形成和*分解有助于Ti2C Mxene正極在鋰氧電池中保持的循環(huán)性能。
圖3. Ti2C Mxene電極在對(duì)應(yīng)于的不同階段的SEM圖像：(a)原始，放電至(b)100 mAh g-1，(c)4放電100mAh g-1，(d)充電后。(e)在循環(huán)過(guò)程中不同階段的Ti2C MXene陰極的XRD圖譜和(f)電化學(xué)阻抗。
DFT理論計(jì)算
根據(jù)DFT計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鋰氧電池中Ti2C MXene的活性中心主要是Ti2CO2，其中Li2O2的形成通過(guò)單電子反應(yīng)途徑進(jìn)行，并且生成LiO2作為中間體。盡管很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)制造出均一的富氧表面，但不均勻的Ti2C MXene表面會(huì)影響放電產(chǎn)物的形核和生長(zhǎng)。放電產(chǎn)物的成核將主要在Ti2CO2活性位點(diǎn)進(jìn)行，并在放電的初始階段導(dǎo)致放電產(chǎn)物在空間方向上積累，并終形成多孔結(jié)構(gòu)。與在均勻表面上形成薄膜狀放電產(chǎn)物不同，在Ti2C MXene上形成放電產(chǎn)物是一種極化成核過(guò)程。
圖4.(a)原始Ti2CF2，(b)原始Ti2CO2，(c)吸附Li4O4基團(tuán)后的Ti2CF2和(d)吸附Li4O4基團(tuán)后的Ti2CO2的狀態(tài)密度(DOS)圖。(e)放電/充電下Ti2C MXene可能的催化機(jī)理的示意圖。
西安齊岳生物經(jīng)營(yíng)著種類為的二維納米材料，我們用微機(jī)械剝離和液相剝離、化學(xué)氣相沉積，物相沉積和分子數(shù)外延方法以及其他方法制備二維納米材料，我公司可以提供的二維晶體種類包括有石墨烯、MXenes-Max，二維過(guò)渡金屬碳氮化物，二維晶體，二維薄膜，鈣鈦礦，CVD生長(zhǎng)材料，功能二維材料，黑磷納米片、層狀雙氫氧化物、二維MOF、Pd納米片、六方氮化硼納米片，銻烯納米片和二維硼納米片，二硫化鉬等材料，我們還可以提供復(fù)雜定制類產(chǎn)品。
單層Ti2C mxene原位負(fù)載納米鉑
Nb2C|Ti2C|Mo2C|V2C Mxene 量子點(diǎn)(5-10nm)
Mo2C MXene薄膜直徑 40mm
Cu、Zn摻雜Ti3C2 MXene量子點(diǎn)
Cu、Zn摻雜Ti2C Mxene量子點(diǎn)；直徑5-10nm
Zn摻雜Mo2C Mxene 量子點(diǎn) 5-10nm
Cu、Zn摻雜Ta4C3 Mxene 量子點(diǎn)
Mxene Nb2C納米線；Mxene Ti3C2納米線
Mxene V2C 納米線
單原子Pt/Ag/負(fù)載單層Ti3C2(1-5微米)
單層V2C mxene原位負(fù)載納米銀Ag和金Au
單層V2C mxene原位負(fù)載納米鉑Pt
單層Ti2C mxene原位負(fù)載納米Ag(10-30nm)
單層Ti2C mxene原位負(fù)載納米Co鈷
單層/多層 Ti4N3 MXene
單層VCrC mxene尺寸1-5um
Ta2C Mxene 量子點(diǎn)5-10nm
單層Mo2TiC2-MXenes二維材料1-5um
單層Mo2Ti2C3- Mxene材料5-10微米
1-5微米單層TiNbC
單層 Nb4C3 mxene 1-5um定制
大尺寸的V2C納米片(>10μm)
單層大尺寸V2C -mxene 膠體溶液(>5微米)
Nb2C Mxene 量子點(diǎn)5-10nm
單層大尺寸(>5微米)Ti2C -mxene 膠體溶液|cas12316-56-2
大尺寸的Ti2C納米|cas12316-56-2
錳離子插層MXene Ti2C|cas12316-56-2
單原子Pt 摻雜Ti2C mxene|cas12316-56-2
Ti2C Mxene 量子點(diǎn)|cas12316-56-2
單/少層粉末材料Ti2C|cas12316-56-2
單原子Pt摻雜Ti3C2 mxene|cas12363-89-2
單層大尺寸(>5微米)Ti3C2 -mxene 膠體溶液|cas12363-89-2
自支撐膜材料 Ti3C2 MXenes材料|cas12363-89-2
氮硫摻雜改性 Ti3C2Tx mxene|cas12363-89-2
多層Ti3C2Tx mxene原位負(fù)載納米銀
V4C3Tx碳化釩 MXene多層納米片|cas12070-10-9
Mo2TiAlC2
MoAlB-MAX
碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene多層納米片
碳化鈮(Nb2CTx) MXene多層納米片
Max相Ti3SiC2(鈦碳化硅)
Max相Ti2AlC(鈦碳化鋁)
Ti2SnC(max相材料)
Ti3Al0.5Cu0.5C2(max相材料)
Ti3GeC2(max相材料)
Mo2Ga2C(max相材料)
V4AlC3(max相材料)
Nb4AlC(max相材料)
Ta2AlC(max相材料)鉭鋁碳
Cr2AlC(max相材料)鉻碳化鋁
Maxene風(fēng)琴狀V2CTx
單/少層V2CTx(Maxene材料)
單/少層Ti2CTx(Maxene碳化鈦)
Maxene風(fēng)琴狀碳化鈦(Ti2CTx)
自支撐膜材料Ti3C2Tx(Maxene碳化鈦)
單/少層Ti3C2Tx(Maxene碳化鈦)
Maxene碳化鈦(Ti3C2Tx)黏土材料
Maxene風(fēng)琴狀碳化鈦(Ti3C2Tx)
TiSiC2(max相材料)
V2AlC(max相材料)
Nb2AlC(max相材料)
Mo3AlC2(max相材料)
Mo3AlC2(Max相材料)400目
Ti3AlC(max相材料)
Max相ScAl3C3
Max相Ti3AlC2(鈦碳化鋁)
單/少層Nb2CTx(Maxene碳化鈮)
Maxene風(fēng)琴狀碳化鈮(Nb2CTx)
純度 98%
貨期 一周
包裝：瓶裝/袋裝
地址：西安
廠家：西安齊岳生物科技有限公司
溫馨提示：西安齊岳生物科技有限公司供應(yīng)的產(chǎn)品用于科研，不能用于人體和其他商業(yè)用途axc,2021.08.26
