Ti-enhanced exfoliation of V2AlC into V2C MXene for lithium-ion battery anodes

材料科学 MXenes公司 阳极 剥脱关节 锂(药物) 相(物质) 化学工程 离子 石墨烯 电极 纳米技术 物理化学 有机化学 化学 医学 量子力学 物理 工程类 内分泌学
作者
Jian Zhou,Shaohua Gao,Zhonglu Guo,Zhimei Sun
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier]
卷期号:43 (14): 11450-11454 被引量:94
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2017.06.016
摘要

Two-dimensional V2C (MXene) derived from layered V2AlC phase attracts increasing interest due to its various promising applications such as lithium-ion batteries. Yet it is a great challenge to obtain completely exfoliated V2C MXene by etching Al from V2AlC. Here, in this work, we highlight that alloying Ti can significantly enhance the exfoliation of (V1-xTix)2C MXene from (V1-xTix)2AlC based on our systematic studies of experiments and first-principles calculations. Furthermore, the exfoliated (V1-xTix)2C MXene shows better multilayered morphology characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Meanwhile, by analyzing the exfoliation process and electron localization functions, we have demonstrated that the micro-origin of Ti enhancement effect on the exfoliation of (V1-xTix)2AlC is due to the significantly weakened interlayer bonding between the VC and Al layers in (V1-xTix)2AlC induced by alloying Ti. Finally, we have shown that the performance of (V1-xTix)2C as anode materials for Li-ion batteries is improved with the increase of Ti content. Our results provide a useful way to improve the synthesis of V-based MXenes and are beneficial to the applications as well.
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