近期，中國科學院合肥物質院固體所功能材料物理與器件研究部在無缺陷少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的合成制備及物理化學性質研究方面取得新進展。相關成果以“Defect-Free Few-Layer M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene Nanosheets: Synthesis, Characterization, and Physicochemical Properties”為題發(fā)表在國際期刊Advanced Science (Adv. Sci, 2302882 (2023))上。     二維MXene材料由于具有優(yōu)異的物理和化學性質，在能量存儲和轉化、電磁屏蔽、傳感等領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。其中，M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene因其更大層間距、豐富價態(tài)、高穩(wěn)定性等特點成為目前MXene材料的研究熱點。然而，由于該類少層材料合成較為困難，如前驅體難以獲得純相、多層難以充分刻蝕、插層劑和剝離工藝要求較高等，所以至今對少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene的研究仍然極少。

鑒于此，研究團隊在前期多層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene工作(Chemical Engineering Journal, 373, 203-212 (2019)；Journal of Materials Chemistry A, 7(5), 2291-2300 (2019)；Nanoscale, 12(2), 1144-1154 (2020)；Inorganic Chemistry, 59(5), 3239-3248 (2020)；Applied Surface Science, 599, 153910 (2022))的基礎上，提出全新優(yōu)化合成策略     （圖1），并成功獲得無缺陷少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene納米片（圖2）。進一步地，研究團隊通過真空抽濾少層M4C3Tx (M = V, Nb, Ta) MXene墨水，獲得了相應自支撐膜（圖3），并發(fā)現(xiàn)其高導電性、高穩(wěn)定性和親水性等特點。該工作將為其它無缺陷少層MXene的合成制備提供指導和借鑒。

上述研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金、中國科學院合肥物質院院長基金的資助。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302882。

圖1. 少層M4C3Tx (M = V, Nb) MXene合成制備流程圖及相應材料的結構演化示意圖。

圖2. 無缺陷少層V4C3Tx MXene納米片的TEM表征結果。

圖3. 少層M4C3Tx (M = V, Nb) MXene自支撐膜的制備工藝示意圖及相應少層MXene墨水、自支撐膜的照片和電鏡表征結果。