目前,2D MXene已成為材料科學中一個快速擴展的研究領域,采用HF和氟化物(如KHF2、LiF、NH4F和NH4HF2)對Ti3AlC2進行化學蝕刻是制備2D Ti3C2Tx(T = O、OH和F)的主要策略。然而,這種方法會產生有毒廢液、反應時間較長、TiC功能化等問題。因此,人們探索了多種無氟方法來合成MXenes,如電化學蝕刻、高溫堿蝕刻、熔鹽蝕刻(如使用路易斯熔鹽)等。然而,大多數蝕刻方法都涉及多步分層反應、高溫和復雜的分離步驟,從而限制了單層或少層MXene納米片的規(guī)模化制備和直接應用。此外,為了延長水性MXenes的保質期,這些材料應在無氧、避光的低溫條件下儲存,以延緩/抑制其自發(fā)氧化。對此人們探索了許多策略來提高MXenes的膠體穩(wěn)定性,包括使用抗氧化劑和化學接枝,以及減少其末端基團。雖然在MXenes與小型無機配體的功能化方面取得了良好的成果,但有關新型有機基團與MXene表面之間共價鍵合的研究報告卻很少。
近日,上海大學鄒星禮教授等開發(fā)了一種利用有機路易斯酸(三氟甲磺酸)蝕刻法合成高質量單層或少層2D MXene的新方案。即室溫下的蝕刻反應可形成單層或少層Ti3C2Tx,這些Ti3C2Tx可進一步轉化為-CF3SO3端基的Ti3C2Tx納米片,其尺寸適中(約4 μm),單層厚度約為1.6 nm,單層少層產率超過70%。同時-CF3SO3基團的封裝賦予了Ti3C2Tx納米片良好的膠體穩(wěn)定性,使其能夠在水溶液中穩(wěn)定分散至少一個月。
該策略表明有機路易斯酸刻蝕路線不僅可以蝕刻MAX相,還可以直接獲得非常規(guī)的有機官能團,有望在未來開發(fā)出其他新型功能性MXene材料。 論文信息 One-step Synthesis of Organic Terminal 2D Ti3C2Tx MXene Nanosheets by Etching of Ti3AlC2 in an Organic Lewis Acid Solvent Fei Wang, Feng Tian, Xuewen Xia, Dr. Zhongya Pang, Dr. Shujuan Wang, Dr. Xing Yu, Dr. Guangshi Li, Prof.?Dr. Yufeng Zhao, Prof.?Dr. Qian Xu, Prof.?Dr. Shen Hu, Li Ji, Prof.?Dr. Xingli Zou, Prof.?Dr. Xionggang Lu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202405315














