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MXenes自2011年首次报道以来，因具有较大的比表面积、良好的导电性、稳定性及表面可调化学多样性等优点在光电催化、能源转化等领域具有广阔的应用前景。目前，MXenes主要通过自上而下的方法制备，所采用的方法主要包括含氟溶液湿法刻蚀及熔盐刻蚀法等，这些刻蚀方法存在腐蚀性强、选择性差、产率低以及后续处理严苛等问题。因此，开发高效、无毒、绿色的化学方法对拓展MXenes可控合成及推广应用具有重要意义。
鉴于此，郑州大学许群教授团队提出了一种利用超临界CO2辅助固相刻蚀方法剥离MAX相材料制备二维MXenes纳米片。相关成果发表在英国皇家化学会的旗舰期刊Green Chemistry 上。郑州大学河南先进技术研究院硕士研究生冯华建为论文第一作者，郑州大学田青勇副教授、许群教授为共同通讯作者。
图1. Ti3C2Tx MXenes纳米片的制备原理图。该策略在不添加液相助溶剂的条件下，以超临界CO2包覆FeF3•3H2O作为刻蚀剂实现Ti3AlC2 MAX相的成功刻蚀，得到具有典型手风琴状结构的多层MXenes，进一步可被轻易剥离为少层或单层MXenes纳米片，横向尺寸可达10 μm、厚度约为2~3层（图2）。借助原位红外等多种表征手段，揭示了固相刻蚀的反应机理。图2. 超临界CO2辅助刻蚀制备Ti3C2Tx MXenes形貌表征。此外，利用该绿色化学方法制备的Ti3C2Tx MXenes纳米片具有丰富的氟表面端基，进一步通过电化学沉积微量Pt纳米颗粒（SC CO2-Ti3C2Tx-Pt）即可获得优异的工业级大电流密度碱性析氢催化剂，该催化剂在10及100 mA/cm2下的过电位仅为29和117 mV，在较小的电压窗口电流密度可达1400 mA/cm2，性能优于商业Pt/C电极，同时也优于相同条件下LiF/HCl刻蚀制备的LiF-Ti3C2Tx-Pt催化材料。该工作证实了超临界CO2帮助实现MXenes拓扑结构转变以及界面调控的优势，并为电解水制氢等可再生能源发展提供了材料基础和绿色化学技术储备。图4. SC CO2-Ti3C2Tx-Pt电催化碱性析氢性能测试（1 M KOH）。Supercritical CO2-assisted solid-phase etching preparation of MXenes for high-efficiency alkaline hydrogen evolution reactionHuajian Feng, Qingyong Tian,* Junhao Huang, Xinwei Cui, Jingyun Jiang, Yapeng Tian, Li Ye, Qun XuGreen Chem., 2023, DOI: 10.1039/D3GC00787Ahttps://www.x-mol.com/university/faculty/35064锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com。工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！
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