二维层状材料Ti3C2Tx的制备及其电化学储钠性能

摘要

为了探究二维材料Ti3C2Tx在制备过程中的影响因素及其电化学性能,采用浓氢氟酸对Ti3AlC2进行液相刻蚀获得Ti3C2Tx,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼测试(Raman)表征产物的形貌、结构以及表面状态,并分析其电化学储钠性能.结果表明:适当地延长刻蚀时间,MAX相中A层原子被刻蚀的程度加剧,导致产物的层间距增大,但刻蚀时间过长引起片层发生重新堆叠;刻蚀温度的提升会使材料结构的完整性降低;最佳实验参数为常温条件下进行24 h的氢氟酸刻蚀,合成as-Ti3C2Tx,但是as-Ti3C2Tx表面测得含有一定量的O类和F类官能团;作为负极应用于钠离子电池中,在20 mA/g时,as-Ti3C2Tx的质量比容量可达130 mA·h/g,在100 mA/g下经过500次长循环,容量可以保持在75 mA·h/g,循环性能良好,且接触电阻和电荷转移电阻均较小.