“MXene鼻祖”Yury Gogotsi教授，最新AFM：一文读懂，科学筛选用于吸附多硫化物的MXenes！

第一作者：Geetha Valurouthu

通讯作者：Yury Gogotsi，Il-Kwon Oh

通讯单位：德雷克塞尔大学，韩国科学技术院(KAIST)

论文速览

MXenes是一种有前途的无源组件，可通过有效捕获多硫化锂（LiPSs）并促进表面介导的氧化还原反应来实现锂硫电池（LSB）。尽管大量研究强调了MXenes在LSB中的潜力，但没有关于MXenes的组成对多硫化物吸附的影响的系统研究，而多硫化物吸附是MXenes在LSB中应用的基础。

本研究系统地探讨了七种不同化学组成的MXenes（Ti₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x、V₂CT_x、Nb₂CT_x和Nb₄C₃T_x）对多硫化锂（LiPSs）的吸附行为。

本研究利用光学和光谱分析方法，报告了多硫化物浓度、作用时间以及MXenes的化学组成（过渡金属层、碳化物和碳氮化物内层、表面终止和结构）对吸附LiPSs量和吸附机制的影响。研究发现所有测试的MXenes表面形成了不溶性的硫代硫酸盐和多硫代硫酸盐复合物。

此外，锂和硫的选择性吸附以及吸附物种在MXenes上的转化程度因其化学组成而异。例如，Ti₂CT_x表现出强烈的吸附锂离子的倾向，而Mo₂TiC₂T_x则通过形成长链多硫代硫酸盐有效地捕获硫。这项研究为未来高性能锂硫电池（LSBs）开发中MXenes的合理选择提供了有价值的指导。

图文导读

“MXene鼻祖”Yury Gogotsi教授，最新AFM：一文读懂，科学筛选用于吸附多硫化物的MXenes！

图1：MXenes的结构和多硫化物吸附测试示意图。

图2：多硫化物的吸附和光谱分析。

图3：多硫化物吸附等温线和动力学模型。

图4：ICP-OES分析的硫锂原子比。

图5：MXene气凝胶在多硫化物吸附前后的高分辨率XPS光谱。

图6：XPS和FTIR分析吸附后的硫物种和化学键

总结展望

本研究通过系统地筛选不同化学组成的MXenes，为锂硫电池中多硫化锂的吸附提供了深入的理解。研究结果表明，MXenes的化学组成、结构以及表面特性对锂多硫化物的吸附行为有显著影响。

特别是，Ti₂CT_x因其高氧含量表面而表现出较高的锂离子吸附能力，而Mo₂TiC₂T_x则通过形成长链多硫代硫酸盐有效地捕获硫。这些发现不仅为高性能锂硫电池的MXenes选择提供了指导，也为MXenes在其他领域的应用，如锂离子的提取和运输，提供了新的可能性。未来的研究应进一步优化MXenes的合成方法，以获得化学稳定、组成可控的MXenes，并利用先进的原位技术以及密度泛函理论（DFT）计算来深入理解MXenes在抑制多硫化物穿梭效应中的作用。

文献信息

标题：Screening Conductive MXenes for Lithium Polysulﬁde Adsorption

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202404430

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