东北大学《Carbon》两连发！稀土层状碳化物及其二维衍生物(4)

图3. (Mo2/3R1/3)2AlC(R= (a) Gd, (b) Tb, (c) Dy, (d) Ho, (e) Er) 粉末在0.1T下的升降温M-T曲线，以及(Mo2/3R1/3)2AlC(R= (f) Gd, (g) Tb, (h) Dy, (i) Ho, (j) Er)低温下对应的M-μ0H曲线，箭头标记代表升场降场过程。

图4. (W2/3R1/3)2AlC(R=(a) Gd, (b) Tb, (c) Dy, (d) Ho, (e) Er)相的M-T(黑线)和比热Cp(红线)曲线，以及(W2/3R1/3)2AlC(R= (f) Gd, (g) Tb, (h) Dy, (i) Ho, (j) Er)低温下对应的M-μ0H曲线。
通过对所制备i-MAX相材料磁基态的研究发现，当R=Gd时两种i-MAX相均表现为线性反铁磁，随着稀土原子序数增大，相变温度逐渐降低，并逐渐演变成顺磁态。将制备的i-MAX相和含氟刻蚀剂反应，所制备的MXene呈现出典型的手风琴形貌，超声分散成单片层MXene，具有大的比表面积和丰富可控的官能团，是理想的储能材料。在Mo基MXene中，R=Ho时比电容最高为288F/g，通过XPS分析可知，两种 MXene的表面官能团均由-OH，-O，-F等组成，在酸性电解液中，H 能够与-O官能团发生氧化还原反应，有助于电荷存储，因此适当调控所得MXene的表面官能团，增加-O的含量，能够有效改善其电容存储能力，因此，研究者通过水合肼作为官能团调试剂，成功将Mo1.33C MXene的-O官能团含量提升了1.4倍，容量大幅提升至431F/g（图5），是迄今为止Mo1.33C MXene能够实现的最高性能。
而以此方法制备的W1.33C MXene，由于导电性差，力学性能不佳，抑制了其在储能等方面的应用，而Ti3C2具有类似于金属的优异导电性，与W1.33C复合可以充当导电剂和粘结剂的作用，因此W1.33C通过与Ti3C2不同比例复合，成功制备出柔性W1.33C/Ti3C2自支撑薄膜（图6），比电容也由W1.33C的76F/g提升至183F/g（图7），实现了W基MXene目前最高的比电容。