德雷塞尔大学(Drexel University)的研究人员在制造了首个被广泛研究的纳米材料家族MXenes样品十年后，发现了一种不同的制造原子厚度材料的方法，这为使用它提供了许多新的机会。这项新发现将水从氙气制造过程中去除，这意味着这种材料可以用于水是污染物或妨碍性能的应用，如电池电极和下一代太阳能电池。
最近发表在《化学》(Chem)杂志上的这一发现，为化学蚀刻液提供了一种新配方，这种蚀刻液将陶瓷前驱体材料(称为MAX相)的各层剥离，从而生成二维层状材料MXene。
德雷克塞尔工程学院的著名教授米歇尔·巴索姆博士说:“水已经被用在制造微氙的过程中来稀释蚀刻酸，并作为一种溶剂来中和反应，但在最终产品中不总是希望有它的痕迹。”“一段时间以来，我们一直在探索其他的蚀刻剂来达到最大p相，现在我们已经找到了合适的化学组合来完成这项工作。”
MXenes作为一种多功能的、耐用的、导电的材料，最近引起了人们的注意，它有一天可能会改进能源储存技术，使功能性纺织品成为可能，并改善电信技术。
通常,他们是由使用浓酸,解除从马克斯阶段材料原子层,然后用水洗,留下片的二维层状材料,可以压制成薄膜芯片和电池电极,或用于喷漆天线和外套设备屏蔽电磁干扰。
Barsoum和他的同事报道了这一过程，他们使用一种有机溶剂和二氟化氢铵(一种常用来蚀刻玻璃的化学物质)来蚀刻最大相位。这种溶液进行蚀刻，部分原因是它分解成氢氟酸，但它不需要水来稀释或洗去蚀刻过程中的副产品。
以这种方式制造MXenes改变了它们的内部化学结构，使它们更适合用于某些类型的电池和太阳能电池——在这些电池和太阳能电池中，水可以减缓储存和/或转换能量的化学反应，在某些情况下甚至会导致腐蚀。
德雷塞尔工程学院的博士研究员Varun Natu是这篇论文的第一作者，他说:“MXenes显示出了改进储能设备的巨大潜力，但这一发现使它们更有希望。”“众所周知，使用有机电解质的锂离子电池或钠离子电池中，即使是微量的水也会对其性能造成损害。在这项研究中，我们发现以碳酸丙烯酯为原料合成的MXene薄膜，在钠离子电池中作为阳极进行测试时，其容量几乎是在水中蚀刻剂的两倍。此外，MXenes现在可以很容易地与在水中降解的物质结合，比如某些聚合物、量子点和钙钛矿。”
除了为这些应用提供更好的MXenes设备外，新的工艺还允许蚀刻液被回收和再利用。随着研究人员和公司寻找最有效的方法来扩大生产过程，这可能证明是有价值的。
参与这项工作的研究人员，包括工程学院副教授Vibha Kalra博士，一直在探索通过开发新型电极来提高电池性能和安全性的方法。这一发现可能会带来新的选择来承担这些努力，以及发展德雷克塞尔的身体的MXene研究。
这一发现开辟了一个新的研究领域:MXenes的非水蚀刻。我们相信这项工作不仅对MXene社区有用，而且对整个材料科学领域的研究人员也有用，”Barsoum说。
——文章发布于2020年3月13日
