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Enhancing electrochemical performance through swift functional group tuning of MXenes

MXenes公司 氮化物 焦耳加热 碳化物 表面改性 电化学 钝化 化学工程 化学 材料科学 图层(电子) 纳米技术 复合材料 工程类 电极 物理化学
作者
Pu Cui,Hejing Wang,Bowen Yang,Shu Dong,Menggai Jiao,Ruizheng Zhao,Kai Zhu,Yongzheng Fang,Zhen Zhou,Dianxue Cao
出处
期刊:Batteries & supercaps [Wiley]
标识
DOI:10.1002/batt.202400274
摘要

Abstract Chemical manipulation of surface functional groups on two‐dimensional transition metal carbides and/or nitrides (MXenes) provides a wide range of design and application prospects. However, achieving rapid targeted modification of surface groups remains a significant challenge. Herein, we propose a general strategy to swiftly shear and customize surface groups on Ti 3 C 2 T x −MXene via the flash Joule heating (FJH) reaction within 1 s. Successfully, MXenes with 9 target terminations, including VII A (F, Cl, Br, or I), VI A (O, S, or Se), and V A (N or P), either single or multiple, are synthesized, with a surface content of up to about 76 %. The impact of these terminations is systematically analyzed on electrochemical performance, demonstrating that VI A and V A terminations have higher electrochemical activity than VII A. Particularly, N‐, S‐, and O‐terminated MXenes exhibit enhanced specific capacities and undecayed cycling performance. These findings offer valuable insights for the surface engineering design and performance optimization of functional materials.
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