經(jīng)過近十五年的發(fā)展，MXene已迅速成長為一類龐大的二維材料家族。憑借其獨特的親水性、類金屬導(dǎo)電性和優(yōu)異的力學(xué)性能，MXene在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，吸引了全球眾多研究團隊和企業(yè)的關(guān)注。然而，單層MXene的低產(chǎn)率限制了其工業(yè)化應(yīng)用的可擴展性。 近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)樊志敏副教授團隊與南京大學(xué)曹寧寧博士后、香港城市大學(xué)于楨博士后合作，發(fā)現(xiàn)提高超聲剝離溫度可以有效解離多層MXene含氧末端基團與周圍水分子之間的氫鍵籠約束，從而在不影響質(zhì)量的前提下顯著提高單層MXene的產(chǎn)率。通過在70°C下進行超聲處理，多層MXene幾乎可以在短短幾十分鐘內(nèi)完全轉(zhuǎn)化為大尺寸的單層MXene納米片，產(chǎn)率高達95%。
采用該方法制備的高產(chǎn)率單層MXene，其物理和化學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)方法制備的MXene相當(dāng)，保持了材料的卓越性能，確保了其在實際應(yīng)用中的可行性和可靠性。研究團隊進一步將工藝成功放大至百克級規(guī)模，穩(wěn)定實現(xiàn)了超過90%的高產(chǎn)率，為MXene的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。利用這種高產(chǎn)率的MXene制備的高濃度墨水，展現(xiàn)出優(yōu)異的印刷和加工性能。相關(guān)產(chǎn)品在紅外隱身和焦耳加熱等應(yīng)用中表現(xiàn)出色，進一步拓寬了MXene在智能可穿戴設(shè)備、能源器件和軍事紅外偽裝等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。 本研究有效解決了MXene從實驗室走向工業(yè)應(yīng)用中產(chǎn)率低的難題，為新型二維MXene材料的實際應(yīng)用和商業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。 論文信息 Scalable, High-Yield Monolayer MXene Preparation from Multilayer MXene for Many Applications Xiangxiang Shi, Dr. Zhen Yu, Zi Liu, Dr. Ningning Cao, Dr. Lin Zhu, Prof. Yuyan Liu, Dr. Ke Zhao, Dr. Ting Shi, Liang Yin, Prof. Zhimin Fan Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202418420
