杨树斌/杜志国AEM：可控蚀刻Ti3SiC2生产用于超稳定锌离子电池的富氟疏水二维碳化钛

MXene主要通过在含F水溶液中选择性蚀刻MAX相来生产，由于其丰富的-O和-OH末端，通常表现出高度亲水特性。然而，MXene的亲水性可能会降低其在潮湿和水环境中使用时的耐用性和稳定性。

在此，北京航空航天大学杨树斌教授&杜志国副教授团队展示了一种新的蚀刻方法，通过在六氟化硫(SF₆)气体中选择性蚀刻Ti₃SiC₂中的Si来生产富氟MXene Ti₃C₂F_x。

在蚀刻过程中，SF₆能够选择性去除Si物质，形成挥发性SiF4并与Ti₃C₂板的暴露表面有效反应，得到Ti₃C₂F_xMXene，其-F末端分数高达87 at.%，并且具有良好的疏水性。

图1. Ti₃SiC₂、Ti₃C₂T_x、Ti₃C₂F_x的结构表征

总之，该工作展示了一种SF₆气体蚀刻方法，可在高温下从Ti₃SiC₂中可控地去除Si，合成富氟MXene Ti₃C₂F_x。在蚀刻过程中，SF₆气体可以选择性地蚀刻Si物质，形成挥发性SiF₄。随后的表面功能化后，得到了富氟Ti₃C₂F_x MXene，其-F端基含量高达87 at.%，具有高度疏水性。

所得Ti₃C₂F_x MXene可以有效抑制水引起的副反应并降低Zn成核能垒，在对称电池中提供1200小时的长循环寿命和高达6.4 mA cm^-2的优异倍率性能。

与NiHCF正极相结合，使用Ti₃C₂F_x/Zn负极的全电池表现出稳定且长的循环寿命。因此，基于新兴MAX相系列的可控蚀刻方法将进一步扩展，以生产各种具有定制表面官能团的MXene，有望在电子、储能和电催化领域得到应用。

图2. 电化学性能

Controllable Etching of Ti3SiC2 to Produce Fluorine-Enriched, Hydrophobic 2D Titanium Carbide for Ultrastable Zinc Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202300890

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杨树斌/杜志国AEM：可控蚀刻Ti3SiC2生产用于超稳定锌离子电池的富氟疏水二维碳化钛

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