MXene-Ti3C2基介孔二氧化硅納米片（MXene-mSiO2）研究

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十六烷基*基溴化銨誘導(dǎo)MXene-Ti3C2分散并在納米片表面原位可控水解正硅酸乙酯的方法制備具有夾心結(jié)構(gòu)、獨(dú)立二維特性和低電導(dǎo)率的MXene-Ti3C2基介孔二氧化硅納米片（MXene-mSiO2），將其用于提聚環(huán)氧丙烷的離子電導(dǎo)率。研究者相信，通過(guò)這種簡(jiǎn)易策略可以一系列具有離子電導(dǎo)率的含MXene固態(tài)聚合物電解質(zhì)，用于性鋰金屬電池。

MXene-Ti3C2因其表面的官能團(tuán)（-F, -OH）而呈電負(fù)電，陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基*基溴化銨被靜電而自組裝到薄納米片表面。通過(guò)原位可控水解正硅酸乙酯，二氧化硅均勻地在MXene-Ti3C2表面，得到夾心結(jié)構(gòu)的單分散MXene基介孔二氧化硅納米片。介孔二氧化硅層的厚度易于調(diào)節(jié)，通過(guò)改變正硅酸乙酯與MXene-Ti3C2的配比實(shí)現(xiàn)。MXene-mSiO2的比表面積達(dá)491.9 m2 g-1，比MXene-Ti3C2（29.4 m2 g-1）16倍。四探針電阻儀測(cè)試表明，所得MXene-mSiO2納米片的電子電導(dǎo)率為2.3×10-5S cm-1，比MXene-Ti3C2（1.4×103 S cm-1）低7個(gè)數(shù)量級(jí)。如圖1a所示，將MXene-mSiO2加入到聚環(huán)氧丙烷中，制備含MXene-mSiO2聚合物固態(tài)電解質(zhì)。單分散的剛性MXene-mSiO2因表面含有的羥基和氟基，可以通過(guò)氫鍵作用均勻地分散在聚氧化丙烯基質(zhì)中。納米壓痕的測(cè)試結(jié)果表面，含MXene-mSiO2聚合物固態(tài)電解質(zhì)的楊氏模量也因形成的氫鍵而增。含MXene-mSiO2聚合物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率受二維填料、鋰鹽含量的影響，為4.6×10-4 S cm-1，是二氧化硅顆粒/聚氧化丙烯固態(tài)電解質(zhì)的2倍，且于多數(shù)固態(tài)聚合物電解質(zhì)。如此的離子電導(dǎo)率歸因于具有比表面積和官能團(tuán)（羥基、氟基）的MXene-mSiO2和LiTFSI間形成的路易斯酸堿作用，在MXene-mSiO2和聚氧化丙烯界面構(gòu)建了Li+傳輸通路。

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