Fluorine‐Free Synthesis of High‐Purity Ti <sub>3</sub> C <sub>2</sub> T <sub> <i>x</i> </sub> (T=OH, O) via Alkali Treatment

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作者
Tengfei Li,Lulu Yao,Qinglei Liu,Jiajun Gu,Ruichun Luo,Jinghan Li,Xudong Yan,Weiqiang Wang,Mingwei Chen,Bin Chen,Wang Zhang,Waseem Abbas,Raheela Naz,Di Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:57 (21): 6115-6119 被引量:516
标识
DOI:10.1002/anie.201800887
摘要

MXenes, 2D compounds generated from layered bulk materials, have attracted significant attention in energy-related fields. However, most syntheses involve HF, which is highly corrosive and harmful to lithium-ion battery and supercapacitor performance. Here an alkali-assisted hydrothermal method is used to prepare a MXene Ti3 C2 Tx (T=OH, O). This route is inspired from a Bayer process used in bauxite refining. The process is free of fluorine and yields multilayer Ti3 C2 Tx with ca. 92 wt % in purity (using 27.5 m NaOH, 270 °C). Without the F terminations, the resulting Ti3 C2 Tx film electrode (ca. 52 μm in thickness, ca. 1.63 g cm-3 in density) is 314 F g-1 via gravimetric capacitance at 2 mV s-1 in 1 m H2 SO4 . This surpasses (by ca. 214 %) that of the multilayer Ti3 C2 Tx prepared via HF treatments. This fluorine-free method also provides an alkali-etching strategy for exploring new MXenes for which the interlayer amphoteric/acidic atoms from the pristine MAX phase must be removed.
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