您当前所在位置:首页 > 新品上市 > 实验室耗材 > 无机纳米
表面带有-O和-F官能团的Ti2C MXene纳米片合成及实验探究(含电化学性能测试)
发布时间:2021-08-26     作者:axc   分享到:

表面带有-O和-F官能团的Ti2C MXene纳米片合成及实验探究(含电化学性能测试)

西安齐岳生物供应各种各样的过渡金属二维材料MXene,如:Ti3C2、V2C、Nb2C、Mo2C、Ta4C3、Nb4C3、TiVC、Mo2TiAlC2等超过20多种。

我们制造了表面带有-O和-F官能团的Ti2C MXene纳米片,用于锂氧气电池正极催化剂获得了优越的电催化活性,并利用一性原理理论计算,研究了不同表面条件下ORR/OER的反应路径与催化活性。DFT计算表明,与Ti2CF2表面相比,Ti2CO2表面作为主要催化位点为Li2O2的吸附成核-分解过程提供了高效的单电子反应途径,而Ti2C的裸露表面由于与Li2O2的强化学键结合导致催化能力降低。此外,不均匀的表面条件被认为会促进放电产物的极化成核和生长,垂直于片层方向累积的纳米薄片最终形成多孔结构的放电产物,从而为电子与离子传输提供了有效途径。

如图所示,利用刻蚀-剥离-退火法获得了具有表面具有-O和-F官能团的Ti2C MXene纳米片,剥离前的样品显示出手风琴状的堆叠结构,其平均厚度超过500nm。而处理后Ti2C MXene厚度显着降低,这样可以获得更大的比表面积并提供更多的活动位点。XRD结果验证了对Al的成功刻蚀,且(002)峰明显左移表明Mxene相的形成与晶面间距增大紧密相关。XPS结果表明,对于Ti2C MXene获得了由-O和-F基团为主且几乎没有裸露表面的混合表面条件。

image.png

图1. (a)Ti2C MXene的合成过程示意图; Ti2C Mxene的(b)SEM图像、(c)TEM图像、(d)HRTEM图像和对应的SAED图案; (e)前体Ti2AlC MAX、 Ti2C MXene剥离前和热处理前后的XRD图谱;(f)Ti2C MXene剥离前和热处理前后的XPS全谱;热处理后Ti2C MXene的高分辨率XPS光谱:(g)Ti 2p,(h)C 1s,(i)O 1s和(j)F 1s。

 

电化学性能测试

Ti2C Mxene正极的CV曲线表现出更高的峰值电流和较大的积分面积,表明具有更好的催化活性和更大的比容量,EIS结果表明Ti2C MXene的Rct值(34.3Ω)低于扩层前样品的Rct值(43.6Ω)并且在CV循环之后Rct值略有增加。Ti2C Mxene正极在100 mA g-1的电流密度下可提供15635.0 / 14145.2 mAh g-1的放电/充电容量,库仑效率为90.5%。Ti2C MXene电极在电流密度分别为100、200、500和800 mA g-1时分别显示出15635.0、12670.6、6585.2和5879.5 mAh g-1的比放电容量,远大于扩层前样品。当限定600 mAh g-1的比容量时,Ti2C Mxene正极在不同电流密度下都表现出最稳定的循环性能。 

image.png

图2.(a)在2.35和4.35 V之间的0.1 mV s-1扫速下不同样品的CV曲线;(b)Ti2C MXene和扩层前样品的EIS光谱;(c)KB、Ti2C MXene和扩层前样品在100 mA g-1时的初始放电/充电曲线;(d)Ti2C MXene在2.35至4.35 V电压范围内的不同电流密度下的充放电曲线;Ti2C MXene在(e)200和(f)500 mA g-1时固定容量为600 mAh g-1时的循环性能;(g)在600 mAh g-1的特定容量极限下,Ti2C MXene和扩层前样品以不同电流密度循环的放电/充电终端电压。

 

充放电过程探究

不同阶段的SEM、XRD和EIS结果揭示了放电产物形貌和结构演变,首先观察到沿空间方向累积的纳米薄片,随着放电程度加深形成多孔放电产物,而充电至1000 mAh g-1后放电产物基本消失,露出Ti2C MXene的表面。多次循环后的XRD谱和EIS图表明可逆性好,副反应少。高结晶放电产物Li2O2的形成和完全分解有助于Ti2C Mxene正极在锂氧电池中保持优异的循环性能。 

image.png

图3. Ti2C Mxene电极在对应于的不同阶段的SEM图像:(a)原始,放电至(b)100 mAh g-1,(c)4放电100mAh g-1,(d)首次充电后。(e)在循环过程中不同阶段的Ti2C MXene阴极的XRD图谱和(f)电化学阻抗。


DFT理论计算

根据DFT计算和实验结果,锂氧电池中Ti2C MXene的活性中心主要是Ti2CO2,其中Li2O2的形成通过单电子反应途径进行,并且生成LiO2作为中间体。尽管很难通过实验制造出均一的富氧表面,但不均匀的Ti2C MXene表面会影响放电产物的形核和生长。放电产物的成核将主要在Ti2CO2活性位点进行,并在放电的初始阶段导致放电产物在空间方向上积累,并最终形成多孔结构。与在均匀表面上形成薄膜状放电产物不同,在Ti2C MXene上形成放电产物是一种极化成核过程。 

image.png

图4.(a)原始Ti2CF2,(b)原始Ti2CO2,(c)吸附Li4O4基团后的Ti2CF2和(d)吸附Li4O4基团后的Ti2CO2的状态密度(DOS)图。(e)放电/充电下Ti2C MXene可能的催化机理的示意图。

西安齐岳生物经营着种类最为齐全的二维纳米材料,我们用微机械剥离和液相剥离、化学气相沉积,物理气相沉积和分子数外延方法以及其他方法制备二维纳米材料,我公司可以提供的二维晶体种类包括有石墨烯、MXenes-Max,二维过渡金属碳氮化物,二维晶体,二维薄膜,钙钛矿,CVD生长材料,功能二维材料,黑磷纳米片、层状双氢氧化物、二维MOF、Pd纳米片、六方氮化硼纳米片,锑烯纳米片和二维硼纳米片,二硫化钼等材料,我们还可以提供复杂定制类产品。

二维过渡金属碳氮化物MXenes-Max产品:

单层Ti2C mxene原位负载纳米铂

Nb2C|Ti2C|Mo2C|V2C Mxene 量子点(5-10nm)

Mo2C MXene薄膜直径 40mm

Cu、Zn掺杂Ti3C2 MXene量子点

Cu、Zn掺杂Ti2C Mxene量子点;直径5-10nm

Zn掺杂Mo2C Mxene 量子点 5-10nm

Cu、Zn掺杂Ta4C3 Mxene 量子点

Mxene Nb2C纳米线;Mxene Ti3C2纳米线

Mxene V2C 纳米线

单原子Pt/Ag/负载单层Ti3C2(1-5微米)

单层V2C mxene原位负载纳米银Ag和金Au

单层V2C mxene原位负载纳米铂Pt

单层Ti2C mxene原位负载纳米Ag(10-30nm)

单层Ti2C mxene原位负载纳米Co钴

单层/多层 Ti4N3 MXene

单层VCrC mxene尺寸1-5um

Ta2C Mxene 量子点5-10nm

单层Mo2TiC2-MXenes二维材料1-5um

单层Mo2Ti2C3- Mxene材料5-10微米

1-5微米单层TiNbC

单层 Nb4C3 mxene 1-5um定制

超大尺寸的V2C纳米片(>10μm)

单层大尺寸V2C -mxene 胶体溶液(>5微米)

Nb2C Mxene 量子点5-10nm

单层大尺寸(>5微米)Ti2C -mxene 胶体溶液|cas12316-56-2

超大尺寸的Ti2C纳米|cas12316-56-2

锰离子插层MXene Ti2C|cas12316-56-2

单原子Pt 掺杂Ti2C mxene|cas12316-56-2

Ti2C Mxene 量子点|cas12316-56-2

单/少层粉末材料Ti2C|cas12316-56-2

单原子Pt掺杂Ti3C2 mxene|cas12363-89-2

单层大尺寸(>5微米)Ti3C2 -mxene 胶体溶液|cas12363-89-2

自支撑膜材料 Ti3C2 MXenes材料|cas12363-89-2

氮硫掺杂改性 Ti3C2Tx mxene|cas12363-89-2

多层Ti3C2Tx mxene原位负载纳米银

V4C3Tx碳化钒 MXene多层纳米片|cas12070-10-9


二维纳米材料定制产品目录:

BAS/Si3N4氮化硅复合材料

BAS/SiC碳化硅复合材料

Si3N4-Al2O3-Y2O3-MgO复合物

碳化硅/氮化硅/聚丙烯复合材料(Si3N4/SiC/PP)

碳纳米管-氮化硅改性聚丙烯复合材料

β-碳化硅晶须/赛璐珞复合材料

金属镍-氮化硅陶瓷复合材料

硅硼氧氮纤维/氮化硅陶瓷复合材料

碳包覆氮化碳/硅-氮化硅/二氧化硅复合材料

氮化硅/聚对苯二甲酸酯纳米复合材料

氮化硅(Si3N4)衬底表面上的纳米级Au薄膜

硅衬底上氮化硅薄膜(Si3N4)

氮化硅/二氧化硅(Si02/Si3N4)介质膜

CrN/氮化硅(Si3N4)纳米多层膜

蓝宝石衬底上氮化硅(Si3N4)薄膜

Si3N4/Si衬底上淀积55nm氧化钒薄膜

Al的Si3N4纳米线

石英玻璃衬底上沉积平凸形Si3N4球面介质膜

Si3N4衬底上制备V2O5/V/V2O5复合薄膜

聚酰亚胺/氮化铝(PI/AlN)复合材料

氮化铝质陶瓷复合材料

碳化硅晶须增强氮化铝(SiC/AlN)复合材料复合材料

氮化铝填充三元乙丙橡胶复合材料

氮化铝-碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料

氮化铝(AlN)和液晶聚酯(LCPE,PET/60PHB)的复合基板材料

聚醚醚酮/碳纤维/氮化铝(PEEK/CF/AlN)复合材料

聚醚砜(PES)/氮化铝(AlN)复合材料

氮化铝AlN/尼龙6复合材料

碳化硅-氮化铝复合材料(SiC/AlN)

硼硅酸盐玻璃/氮化铝复合材料

聚乙烯/氮化铝(PE/AlN)纳米复合材料

氮化铝/环氧树脂(AlN/epoxy)复合材料

铝合金-氮化铝复合材料(Al/AlN)

铜铬-氮化铝复合材料

氮化铝增强金属铝的双纳米复合材料

氮化铝修饰碳纳米管复合材料(AlN-MWCNT)

氮化铝/石墨烯纳米复合材料(AlN/Go)

碳化硅-氮化铝(SiC/AlN)复合材料

氮化铝/不饱和聚酯导热复合材料

碳纤维-AlN/聚醚醚酮复合材料

多形态AlN、Si_3N_4粉体

二氧化硅/氮化铝/氮化硼(SiO2-AlN-BN)复合材料

氮化铝(AlN)颗粒改性硅芳炔树脂(PSA)

稀土铜改性氮化铝纳米复合材料(Cu/AlN)

聚四氟乙烯/纳米氮化铝(PTFE/AlN)复合材料

氮化铝增强铜基复合材料AlNp/Cu

氮化铝(AlN)/聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米复合材料

环氧树脂/氮化铝/多壁碳纳米管(EP/AlN/MWCNTs)导热复合材料

碳化硅(SiC)填充PA6导热复合材料

氮化铝(AlN)填充PA6导热复合材料

聚全氟乙丙烯(FEP)/氮化铝(AlN)复合材料

氮化铝/碳化硅(AlN/SiC)复合陶瓷材料

AlN-Mo陶瓷基体复合材料

氮化铝(AlN)颗粒增强铝基复合材料(Al/AlN)

钛酸铝/氮化铝(Al2TiO5-AlN)复合材料

氧化镁/氮化铝(MgO/AlN)复合材料

纳米氮化铝/纳米铝双纳米复合材料

氮化铝/碳纳米管复相陶瓷(AlN/CNTs)

氮化铝颗粒增强镁基复合材料

硼硅酸盐玻璃/氮化铝低温共烧复合材料

氮化铝增强的石墨基复合材料

纳米氮化铝/聚酰亚胺复合材料

球形氮化铝硅橡胶复合材料

聚苯硫醚/氮化铝/氧化镁(PPS/AlN/MgO)导热复合材料

氮化铝(AlN)颗粒增强环氧树脂基复合材料

AlNSiC、AlN-C、AlN-金属几种复相

AlN/ZnO@MgO/HPA/PA66复合材料


温馨提示:西安齐岳生物科技有限公司供应的产品仅用于科研,不能用于人体和其他商业用途axc,2021.08.26



库存查询