近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所功能材料物理與器件研究部在無(wú)缺陷少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的合成制備及物理化學(xué)性質(zhì)研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以“Defect-Free Few-Layer M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene Nanosheets: Synthesis, Characterization, and Physicochemical Properties”為題發(fā)表在國(guó)際期刊Advanced Science (Adv. Sci, 2302882 (2023))上。     二維MXene材料由于具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化、電磁屏蔽、傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。其中，M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene因其更大層間距、豐富價(jià)態(tài)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)成為目前MXene材料的研究熱點(diǎn)。然而，由于該類少層材料合成較為困難，如前驅(qū)體難以獲得純相、多層難以充分刻蝕、插層劑和剝離工藝要求較高等，所以至今對(duì)少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的研究仍然極少。

鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)在前期多層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))的基礎(chǔ)上，提出全新優(yōu)化合成策略     （圖1），并成功獲得無(wú)缺陷少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene納米片（圖2）。進(jìn)一步地，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)真空抽濾少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene墨水，獲得了相應(yīng)自支撐膜（圖3），并發(fā)現(xiàn)其高導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性和親水性等特點(diǎn)。該工作將為其它無(wú)缺陷少層MXene的合成制備提供指導(dǎo)和借鑒。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院院長(zhǎng)基金的資助。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302882。

圖1. 少層M4C3Tx (M = V, Nb) MXene合成制備流程圖及相應(yīng)材料的結(jié)構(gòu)演化示意圖。

圖2. 無(wú)缺陷少層V4C3Tx MXene納米片的TEM表征結(jié)果。

圖3. 少層M4C3Tx (M = V, Nb) MXene自支撐膜的制備工藝示意圖及相應(yīng)少層MXene墨水、自支撐膜的照片和電鏡表征結(jié)果。