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選用離子液體制備MXenes材料方法

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MXenes是一類(lèi)二維層疊的過(guò)渡金屬碳化物、過(guò)渡金屬氮化物、過(guò)渡金屬碳氮化合物材料。MXenes的化學(xué)通式是M_n+1X_nT_x，M代表過(guò)渡金屬，X代表C或者N，T則表示端基官能團(tuán)。隨后MXenes族化合物逐漸豐富，目前MXenes被認(rèn)為是最有前途的電化學(xué)材料，例如電能儲(chǔ)存材料。

MXenes衍生于MAX相，其中A代表IIIA到IVA的元素。因?yàn)镸-A鍵強(qiáng)度弱于M-X鍵，而能被選擇性的去除掉，最終產(chǎn)生MXene。但在刻蝕過(guò)程中通常需酸性非常強(qiáng)的試劑。

基此，研究有一種以離子液體(ILs)作為刻蝕劑在水中刻蝕MAX制備MXenes的新方法，該過(guò)程不需要使用任何酸性試劑。

為研究IL的刻蝕效果，可選用了Ti₃AlC₂和Ti₂AlC作為MAX相的前驅(qū)體。含氟ILs（四氟硼酸鹽和六氟磷酸鹽）的酸性很溫和，且ILs不易揮發(fā)但I(xiàn)Ls能夠完成MAX相中Al的刻蝕，而且完全按刻蝕掉Al需要的時(shí)間也比其它非HF刻蝕劑所需要的時(shí)間短。其中IL/水混合體系刻蝕過(guò)程中，體系的pH值逐漸降低最終到達(dá)3，這是由于微量BF₄^-發(fā)生了水解生產(chǎn)了HF。

水是含氟離子液體刻蝕劑產(chǎn)生刻蝕效果的必要條件。純離子液體對(duì)MAX相的Al不具有刻蝕能力。所以，含氟離子液體在水中水解生成HF，是產(chǎn)生MAX中Al被刻蝕的原因所在。研究BMIMBF₄和BMIMPF₆兩種離子液體的刻蝕能力，由于BMIMPF₆的水穩(wěn)定性大于BMIMBF₄所以在相同條件下BMIMBF₄展現(xiàn)出更好的刻蝕效率，而且BMIMPF₆的疏水性大，難以和水混合也是導(dǎo)致其效果刻蝕不佳的原因。

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