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“MXene鼻祖”Yury Gogotsi教授，最新AFM：一文讀懂，科學(xué)篩選用于吸附多硫化物的MXenes！

第一作者：Geetha Valurouthu

通訊作者：Yury Gogotsi，Il-Kwon Oh

通訊單位：德雷克塞爾大學(xué)，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)

論文速覽

MXenes是一種有前途的無(wú)源組件，可通過(guò)有效捕獲多硫化鋰（LiPSs）并促進(jìn)表面介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰硫電池（LSB）。盡管大量研究強(qiáng)調(diào)了MXenes在LSB中的潛力，但沒(méi)有關(guān)于MXenes的組成對(duì)多硫化物吸附的影響的系統(tǒng)研究，而多硫化物吸附是MXenes在LSB中應(yīng)用的基礎(chǔ)。

本研究系統(tǒng)地探討了七種不同化學(xué)組成的MXenes（Ti₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x、V₂CT_x、Nb₂CT_x和Nb₄C₃T_x）對(duì)多硫化鋰（LiPSs）的吸附行為。

本研究利用光學(xué)和光譜分析方法，報(bào)告了多硫化物濃度、作用時(shí)間以及MXenes的化學(xué)組成（過(guò)渡金屬層、碳化物和碳氮化物內(nèi)層、表面終止和結(jié)構(gòu)）對(duì)吸附LiPSs量和吸附機(jī)制的影響。研究發(fā)現(xiàn)所有測(cè)試的MXenes表面形成了不溶性的硫代硫酸鹽和多硫代硫酸鹽復(fù)合物。

此外，鋰和硫的選擇性吸附以及吸附物種在MXenes上的轉(zhuǎn)化程度因其化學(xué)組成而異。例如，Ti₂CT_x表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附鋰離子的傾向，而Mo₂TiC₂T_x則通過(guò)形成長(zhǎng)鏈多硫代硫酸鹽有效地捕獲硫。這項(xiàng)研究為未來(lái)高性能鋰硫電池（LSBs）開(kāi)發(fā)中MXenes的合理選擇提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。

圖文導(dǎo)讀

“MXene鼻祖”Yury Gogotsi教授，最新AFM：一文讀懂，科學(xué)篩選用于吸附多硫化物的MXenes！

圖1：MXenes的結(jié)構(gòu)和多硫化物吸附測(cè)試示意圖。

圖2：多硫化物的吸附和光譜分析。

圖3：多硫化物吸附等溫線和動(dòng)力學(xué)模型。

圖4：ICP-OES分析的硫鋰原子比。

圖5：MXene氣凝膠在多硫化物吸附前后的高分辨率XPS光譜。

圖6：XPS和FTIR分析吸附后的硫物種和化學(xué)鍵

總結(jié)展望

本研究通過(guò)系統(tǒng)地篩選不同化學(xué)組成的MXenes，為鋰硫電池中多硫化鋰的吸附提供了深入的理解。研究結(jié)果表明，MXenes的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)以及表面特性對(duì)鋰多硫化物的吸附行為有顯著影響。

特別是，Ti₂CT_x因其高氧含量表面而表現(xiàn)出較高的鋰離子吸附能力，而Mo₂TiC₂T_x則通過(guò)形成長(zhǎng)鏈多硫代硫酸鹽有效地捕獲硫。這些發(fā)現(xiàn)不僅為高性能鋰硫電池的MXenes選擇提供了指導(dǎo)，也為MXenes在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如鋰離子的提取和運(yùn)輸，提供了新的可能性。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化MXenes的合成方法，以獲得化學(xué)穩(wěn)定、組成可控的MXenes，并利用先進(jìn)的原位技術(shù)以及密度泛函理論（DFT）計(jì)算來(lái)深入理解MXenes在抑制多硫化物穿梭效應(yīng)中的作用。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Screening Conductive MXenes for Lithium Polysul?de Adsorption

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202404430

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/10/37586ccd12/

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