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二維層狀過(guò)渡金屬碳化物/氮化物稱為MXenes，是用于電化學(xué)儲(chǔ)能有吸引力的替代電極材料。由于其金屬導(dǎo)電性和低離子擴(kuò)散勢(shì)壘，MXenes是鈉離子電池（SIBs）有前景的負(fù)極材料。

美國(guó)杜蘭大學(xué)Michael Naguib等報(bào)道了一種新型二維碳氮化物MXene，即Ti₂C_0.5N_0.5T_x（T_x代表表面終端）MXene，這是迄今為止Ti₃CNT_x之后唯一的第二種碳氮化物。

InfoMat：新型MXene的合成及其作為鈉離子電池負(fù)極的性能

圖1. Ti₂C_0.5N_0.5T_xMXene的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征

這里采用一種新型原位HF(HCl/KF)蝕刻條件從Ti₂AlC_0.5N_0.5合成多層 Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末。自發(fā)嵌入四甲基銨，然后在水中進(jìn)行超聲處理，使這種新型碳氮化鈦大規(guī)模分層成為二維片材。獲得的Ti₂C_0.5N_0.5T_x MXene具有高電導(dǎo)率（~435 ± 25 S cm^-1）、大電活性表面積和快速離子傳輸。

InfoMat：新型MXene的合成及其作為鈉離子電池負(fù)極的性能

圖2. Ti₂C_0.5N_0.5T_x作為鈉離子電池電極的動(dòng)力學(xué)分析

此外，作者研究了多層Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末作為SIBs負(fù)極材料的電化學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)。與使用相同方法制備的Ti₂CT_x粉末相比，多層 Ti₂C_0.5N_0.5T_x粉末顯示出更高的比容量，在20 mA g^-1下顯示出182 mAh g^-1的比容量，是所有報(bào)道作為SIBs電極的多層MXene中最高的，并且具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)500次后無(wú)明顯容量衰減。這項(xiàng)工作的研究結(jié)果表明，開(kāi)發(fā)過(guò)渡金屬碳氮化物是控制和增強(qiáng)MXenes性能的一種很有前景的方法。

圖3. Ti₂C_0.5N_0.5T_x作為鈉離子電池電極材料的電化學(xué)性能

Synthesis of new two-dimensional titanium carbonitride Ti2C0.5N0.5Tx MXene and its performance as an electrode material for sodium-ion battery. InfoMat 2021. DOI: 10.1002/inf2.12269

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