华中科技大学电气学院Jun yang等--离子液体基mxenes制备的纳米乳用于超级电容器电极

随着MXenes的快速发展和广泛应用，由于严格的节能环保政策，致力于探索从MAX相制备MXenes具有重要意义。因此，本文首次成功地提出了一种通过离子液体基微乳液合成MXenes的新策略。由于微乳液独特的界面反应特性，可以改善MAX相的蚀刻条件，从而提高反应效率。详细研究了温度、酸和离子液体种类对蚀刻反应的影响。通过制备1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐微乳剂，在30℃、pH为0.3的条件下，24 h内成功制备MXenes。采用退火处理和未退火处理的MXenes制作超级电容器电极，评价其电化学性能。与未退火的MXenes相比，由于电阻较低，退火后的MXenes的比电容更高。最佳MXenes在电流密度为40 mA/g时的比电容为46.5 F/g，在500次充放电循环(100 mA/g)后具有较高的稳定性，与其他报道相当。通过这项工作，可以为MXenes的制备打开一个新的窗口，有助于进一步促进其在电极材料研究中的发展和应用。

图1 分别利用IL-PF6-C6-Ms和IL-BF4-C6-Ms (pH为0.3，温度为30℃)开发MXenes的XRD图谱和(C)拉曼光谱。

图2. 通过IL-PF6-C6-Ms和IL-BF4-C6-Ms制备的MXenes的XPS谱。

图3 (A和B) IL-BF4-C6- Ms和(C和D) IL-PF6-C6-Ms制备的MXenes的SEM图像。

图4. (A−C)采用IL-PF6-C6-Ms在30℃pH 0.3条件下制备的MXenes， (D−F)采用IL-BF4-C6-Ms在30℃pH 0.3条件下制备的MXenes，蚀刻时间分别为4、12和24 h的SEM图像。

图5 温度对(A) IL-PF6-C4-Ms和(B) MXenes反应过程的影响。

图6。离子液体的pH值和烷基链长度对IL-PF6-C4-Ms制备(A) MXenes反应过程的影响

(B)IL-BF4-C6-Ms制备的MXenes， (C)离子液体基微乳液不同烷基链长度(t为30°C, pH为1)制备的MXenes， (D)离子液体的水解能力。

图7。(A)不同处理MXenes的CV曲线，(B)频率范围从105到0.01 Hz获得的奈奎斯特图，(C)电流密度为40 mA/g时的GCD曲线，(D)电流密度为100 mA/g时经过500次循环后的比电容保留率曲线。

图8。通过IL-PF6-C6-Ms或IL-BF4-C6-Ms制备的MXenes退火前后的XPS光谱。

相关科研成果由华中科技大学电气学院Jun Yang等人于2022年发表在Langmuir (https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02373)上。原文：Fabrication Strategy of MXenes through Ionic-Liquid-BasedMicroemulsions toward Supercapacitor Electrodes。