用于多功能应用的多层 MXene 异质结构和纳米杂化物：综述（一）( 六 ) _机械

）进行超声处理，然后离心产生MXene混合分散体。 (117118) Yan等人通过MXene/rGO（还原氧化石墨烯）的静电自组装报道了混合电极薄膜。在搅拌下将二烯丙基二甲基氯化铵(G-PDDA)悬浮液注入MXene溶液中，然后暴露于声波探头。
多层MXene的结构和插层
除了表面终止基团外，插层还会显着影响MXene的性能。水、有机分子和金属离子通常嵌入到MXene中，并在调整MXene的功能方面发挥着显着的作用。一方面，有机分子提高了电化学电容，而水的插入使层间距和表面吸收激增，同时也影响了气体的传输行为。 (51140?146)模拟显示了不同终止基团对改变MXene带隙和费米能级的影响。另一方面， “M”金属暴露在空气中会减小结构的尺寸。使用杂原子改变表面孔隙率和微观结构会导致更高的性能。较高的表面积有利于制造储能和先进的电极材料。
为了在2D中实现单个原子层，需要进行材料分层。可以遵循不同的程序来分层多层结构，即机械解理、化学插层和剥离以及液体剥离。 (150151)分层的Ti3C2TX呈现出不均匀的边缘，表面有微小的深色颗粒，并且尺寸逐渐减小。颗粒可能被部分氧化，空位逐渐变成表面上的孔洞，导致强度损失。 (152153) MXene电池中的缺陷会与阳离子发生不可逆反应并降低初始库仑效率。反过来，这会影响MXene的导电性。 (154155)相比之下，二维材料中的空位和反位点等原子缺陷会改变电子行为，从而导致电子结构以及光学和磁性的变化。由于材料上原子数量的增加， ML-MXenes中的缺陷变得更具挑战性。
插层和表面基团改性提高了MXene片材作为电极材料的性能和电容。阳离子插层提高了Ti3C2TX中的重量电容，而可控的表面改性则利用了储能能力。在低末端基团浓度存在下终止会导致Ti3C2TX表面上的氧化还原反应更高，并增加电容。 (157158)
多层MXene的结构几何表征
基于密度泛函理论(DFT)模拟，提出了ML-MXenes的第一个结构作为OH端的堆叠Ti3C2层。 (74159)使用X射线衍射(XRD)图案，研究人员确定完全羟基化MXene的几何优化结构的经验C参数值对应于实验结果。因此，不能排除同时存在羟基和氟的可能性。通常在扫描电子显微镜(SEM)中观察到的手风琴状膨胀结构不应被视为从MAX相有效蚀刻Al的唯一指示，因此选择性蚀刻应通过XRD和能量色散X射线分析来验证。 EDX)分析。 MXene MAX相粉末的形态代表以较低HF浓度生产的MXene多层粉末。在这种特殊情况下，可以通过X射线衍射图谱中不存在MAX相（例如Ti3AlC2）峰来确认Al的选择性去除。
混合的表面终止基团，如-F、-OH和-O ，会影响MXene的稳定性，而层间层间空间中可能存在水分子会加剧这种情况。 DFT研究表明，在Ti3C2T2中存在两个对T有利的方向。 Ti3C2T2有两种不同的配置（图3）。在其中一个或两个配置不兼容的情况下，经常探索配置I和配置II的混合布置（配置III ，图3d），而不是彼此。 (159160)为了确定不同Ti3C2F2和Ti3C3(OH)2配置的结构稳定性，使用相对DFT模拟来比较结果，因为总能量按I > III > II的顺序递减。因此， -F和-OH组都比其他组更可能使用配置I 。 T基团和C原子之间的空间排斥导致构型II的结构不稳定性最低，这是最稳定的构型。在几何优化过程中，另一种可能的配置是T末端键合在Ti3C2的Ti原子上方，这是不稳定的，并且会定期从配置I切换到配置III 。层的堆叠，以及它们之间的中间材料，对框架的能源效率有相当大的影响。

图3.各种配置的功能化MXene的表面原子排列：纯Ti3C2、I-Ti3C2(OH)2、II-Ti2C(OH)2和III-Ti3C2(OH)2（b和c的组合）。 I-Ti3C2(OH)2和II-Ti3C2(OH)2的俯视图。（经参考许可转载。版权所有2013 ， WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 。）
相容材料的分子水平组合成混合物增强了物理、机械、化学和电化学性能。此外，可以通过调整化学成分来改变分子水平的相互作用/界面、形态和形状。多层MXene之间的聚合物/有机分子/金属氧化物/2D材料（例如石墨烯）的插层依赖于端基，如不同混合物的XRD图案所示。此外，由于聚合物/有机化合物的带正电侧链官能团与带负电的层状MXene片之间的静电相互作用，混合MXene的自组装是可能的。
电气性能
MXenes具有良好的电子特性，这要归功于窄带隙的可用性，并表现出优异的导电性，从而实现快速的电荷转移。 (90162163)通常， MXene的电导率范围为1到几千S cm-1 。例如， Ti3C2TX的电导率可以超过2000 S cm–1 。多层Ti3C2TX增加了电极和电解质之间的接触，并且由于Ti-C裸层增强了电解质和电极之间的界面相互作用，从而提高了电化学能量存储，从而提高了电子传输速率。在锂离子电池(LIB)中，多层Nb4C3TX表现出更好的容量和循环性能，这是由于蚀刻后的层间距较大。通过将多层MXene剥离成几层或单层结构，可以获得较大的层间距和比表面积。

用于多功能应用的多层 MXene 异质结构和纳米杂化物：综述（一）( 六 )

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