3.Mene德定性改进方法 3.1控制储存环境 如上所述，MXene的稳定性较差，其氧化行为受环境的影响，因此通过控制MXene 的储存环境可以很好地防止MXene的氧化。MXene储存的基本原则是低温、无水和隔氧。 3.1.1低温 根据Chae等人的研究工作，较低的储存温度有利于减缓MXene薄片的氧化o,。即使 在暴露于空气的环境中，新制的MXene在-80℃下保存I0周后，其溶液颜色均能仍能保持 如初，且导电性几乎与新制的MXene相同。Zhang等人同样采用低温冷冻的方式长时间储 存MXenel431,为了检验低温储存下MXene的稳定性，他们分别监测了在室温和-20℃下分 散体溶液(0.5mgmL)的颜色变化，如图6a和b所示。MXene分散体的氧化会导致在 MXee薄片的边缘和表面形成TiO2晶体，其溶液颜色会由黑色或极低浓度时的半透明绿色 逐渐褪色，所以溶液颜色的变化就能暗示MXene氧化的发生。室温下储存的MXene第4 天就能明显的观察到溶液颜色变浅，第7天时颜色继续变浅，说明MeC逐渐地氧化 (图8a):而在-20℃下储存的MXene溶液即使到第650天溶液颜色仍无明显变化，说明 MXene低温储存条件下能够稳定存在。图8c-e为新制MXene、在2OC下保存650天的 MXene以及在室温下保存2天的MXene的TEM图像，图6c和d品示新制MXene和在-20 ℃下保存650天的MXene其薄片边缘和表面都十分干净，对予室温下保存2天的MXene, 在其表面和边缘均观察到小黑点，表明在MXene薄片上形成了纳米颗粒，这意味着氧化的 发生（图6e)。综上说明，在储存MXene时，温度是一个关键因素。 Room temperature Freezing at -20 C Day l Day 1 250 650 500nm 500nm 图6 MXene水溶液分散体(0.5mgmL-)在(a)室温下(~25℃)：(b20℃储存的照片。(c)新制 MXene:(d)在-2q℃下保存650天的MXene:以及(e)在室温下保存2天的MXene的TEM图像4。 Fig.6 Photos of the aqueous MXene dispersion (0.5 mg mL)stored at (a)room temperature(RT.~25 C):(b)- 20 C.TEM images of (c)Fresh MXene,(d)MXene stored at-20 C for 650 days,and (e)MXene stored at room temperature for 2 days 3.1.2无水 Chae等人进一步研究了水对Ti,C2T,氧化的影响，发现水的存在也会影响MXene的氧 化，因此他们采用无水有机溶剂乙醇(EtOH)来储存TiC2T,B。保存在EtOH中的Ti,C2T, 的薄膜电阻依然保持10周不变，其原因是无水有机溶剂中水的量可以忽略不计，且有机溶 剂中氧气含量少，促使MXene氧化的程度大幅降低。图7a为Ti,CzT,薄膜在不同温度和湿 度下储存8周后，通过真空抽滤所得薄膜测得的归一化电阻。图中表明即使样品在相同温 度下保存，如果湿度不同，氧化过程也会不同，湿度越高氧化过程越严重，其电阻也会越 大。图7b展示了TiC2T,薄膜在D@-80、D@-18、D@5以及E@5条件下储存5周后的光学 照片，其中D@-80、D@-18和D@5分别代表在-80℃、-18℃和5℃的去离子水中储存的 MXene,而E@5为在5C和无水有机溶剂EtOH条件下储存的MXene,可以看出5周后
3. MXene 稳定性改进方法 3.1 控制储存环境 如上所述，MXene 的稳定性较差，其氧化行为受环境的影响，因此通过控制 MXene 的储存环境可以很好地防止 MXene 的氧化。MXene 储存的基本原则是低温、无水和隔氧。 3.1.1 低温 根据 Chae 等人的研究工作，较低的储存温度有利于减缓 MXene 薄片的氧化[40]。即使 在暴露于空气的环境中，新制的 MXene 在-80 oC 下保存 10 周后，其溶液颜色均能仍能保持 如初，且导电性几乎与新制的 MXene 相同。Zhang 等人同样采用低温冷冻的方式长时间储 存 MXene[43]，为了检验低温储存下 MXene 的稳定性，他们分别监测了在室温和-20 oC 下分 散体溶液（0.5 mg mL-1）的颜色变化，如图 6a 和 b 所示。MXene 分散体的氧化会导致在 MXene 薄片的边缘和表面形成 TiO2晶体，其溶液颜色会由黑色或极低浓度时的半透明绿色 逐渐褪色，所以溶液颜色的变化就能暗示 MXene 氧化的发生。室温下储存的 MXene 第 4 天就能明显的观察到溶液颜色变浅，第 7 天时颜色继续变浅，说明 MXene 在逐渐地氧化 （图 8a）；而在-20 oC 下储存的 MXene 溶液即使到第 650 天溶液颜色仍无明显变化，说明 MXene 低温储存条件下能够稳定存在。图 8c-e 为新制 MXene、在-20 oC 下保存 650 天的 MXene 以及在室温下保存 2 天的 MXene 的 TEM 图像，图 6c 和 d 显示新制 MXene 和在-20 oC 下保存 650 天的 MXene 其薄片边缘和表面都十分干净，对于室温下保存 2 天的 MXene， 在其表面和边缘均观察到小黑点，表明在 MXene 薄片上形成了纳米颗粒，这意味着氧化的 发生（图 6e）。综上说明，在储存 MXene 时，温度是一个关键因素。 图 6 MXene 水溶液分散体（0.5 mg mL-1）在(a)室温下（∼25 oC）；(b)-20 °C 储存的照片。(c)新制 MXene；(d)在-20 oC 下保存 650 天的 MXene；以及(e)在室温下保存 2 天的 MXene 的 TEM 图像[43]。 Fig. 6 Photos of the aqueous MXene dispersion (0.5 mg mL-1) stored at (a) room temperature (RT, ∼25 oC); (b) - 20 °C. TEM images of (c) Fresh MXene, (d) MXene stored at -20 oC for 650 days, and (e) MXene stored at room temperature for 2 days[43] . 3.1.2 无水 Chae 等人进一步研究了水对 Ti3C2Tx氧化的影响，发现水的存在也会影响 MXene 的氧 化，因此他们采用无水有机溶剂乙醇（EtOH）来储存 Ti3C2Tx [38]。保存在 EtOH 中的 Ti3C2Tx 的薄膜电阻依然保持 10 周不变，其原因是无水有机溶剂中水的量可以忽略不计，且有机溶 剂中氧气含量少，促使 MXene 氧化的程度大幅降低。图 7a 为 Ti3C2Tx薄膜在不同温度和湿 度下储存 8 周后，通过真空抽滤所得薄膜测得的归一化电阻。图中表明即使样品在相同温 度下保存，如果湿度不同，氧化过程也会不同，湿度越高氧化过程越严重，其电阻也会越 大。图 7b 展示了 Ti3C2Tx薄膜在 D@-80、D@-18、D@5 以及 E@5 条件下储存 5 周后的光学 照片，其中 D@-80、D@-18 和 D@5 分别代表在-80 oC、-18 oC 和 5 oC 的去离子水中储存的 MXene，而 E@5 为在 5 oC 和无水有机溶剂 EtOH 条件下储存的 MXene，可以看出 5 周后 录用稿件，非最终出版稿
E@5条件下储存的MXee仍然保持着新制时的颜色和形状，而在同样温度条件的去离子 水中的样品已经变为白色，说明无水环境也是保证MXene稳定存在的一个重要条件。 (a) 10 (b) 10 956,RT ▲-15%.0 -一4096.RT 10 stored in glove box 10 D@-80 10 D@-18 10 10e 10 2 4 6 D@5 E@5 Duration of storge/weeks 图7(a)TiC2T,薄膜经真空抽滤后，在不同温度和湿度下储存8周后的归一化电。(b)MXene溶液经真空 过滤后在D@-80,D@-18,D@5和E@5条件下存储5周后获得的Ti,CT薄膜光学图像B。 Fig.7 (a)Normalized resistances of various TiCT MXene films obtained with vacuum filtration after storage for up to 8 weeks at various temperatures and humidity.(b)Optical images of Ti CT films obtained from MXene solutions with vacuum filtration after 5 weeks of storage in D@-80.D-18,D@5 and E@5 3.1.3隔氧 隔氧也是储存MXene的一大基本原则。Zhang等研究了MXene水溶液在空气环境和 氩气环境中的氧化行为，发现将MXene水溶液储存在氩气环境中可有效减缓MXene的氧 化。图8a为在氩气环境中储存l2h后，MXene的TEM图像，从图中可以看出MXene片 层表面和边缘均十分干净，未发现纳米氧化颗粒，表明MXee水溶液在氩气环境中储存较 为稳定。图8b为TCT.胶体在不同环境不的稳定性曲线，实线是根据经验方程 A=Aume+Aee拟合的结果，其中Aume和Ae分别代表稳定、不反应的MXene纳米片和反应 不稳定的MXene纳米片，t为时间常数（天）。从图中可以明显地看出MXene在Ar环境 中，即使在常温下也能稳定存在，说明隔氧也是有效减缓MXene氧化的方法。 (b) 1.0 Ar-RT 用稿 0.6 Nir-LT 02 Air-RT 200nm 0.0 02 468101214161820222426 Days 图8(a)d-TiCT在Ar-LT中储存I2h后的TEM图像。(b)Ti:C2T,胶体在不同环境下的稳定性曲线。实线是 根据经验方程A=Ac+Aee拟合的结果。 Fig.8(a)TEM image of d-TiCTs stored in Ar-LT for 12 h.(b)Stability of colloidal TiC2Ts in different environments.The dotted lines are the fitting results according to the empirical equation A=A+A 3.2合成方法改进 3.2.1刻蚀剂种类及浓度 由上文可知，MXene的氧化易从片层的边界和表面的缺陷处开始，因此改变刻蚀剂种 类及浓度优化合成方法降低MXene片层表面的缺陷密度，是降低MXene层氧化的有效途 径之一。现阶段研究者们多采用LiF/HCI作为原位HF刻蚀剂来合成MXene。图9a为采用
E@5 条件下储存的 MXene 仍然保持着新制时的颜色和形状，而在同样温度条件的去离子 水中的样品已经变为白色，说明无水环境也是保证 MXene 稳定存在的一个重要条件。 图 7 (a)Ti3C2Tx薄膜经真空抽滤后，在不同温度和湿度下储存 8 周后的归一化电阻。(b)MXene 溶液经真空 过滤后在 D@-80, D@-18, D@5 和 E@5 条件下存储 5 周后获得的 Ti3C2Tx薄膜光学图像[38]。 Fig. 7 (a) Normalized resistances of various Ti3C2Tx MXene films obtained with vacuum filtration after storage for up to 8 weeks at various temperatures and humidity. (b) Optical images of Ti3C2Tx films obtained from MXene solutions with vacuum filtration after 5 weeks of storage in D@-80, D@-18, D@5 and E@5[38] . 3.1.3 隔氧 隔氧也是储存 MXene 的一大基本原则。Zhang 等人研究了 MXene 水溶液在空气环境和 氩气环境中的氧化行为，发现将 MXene 水溶液储存在氩气环境中可有效减缓 MXene 的氧 化[43]。图 8a 为在氩气环境中储存 12 h 后，MXene 的 TEM 图像，从图中可以看出 MXene 片 层表面和边缘均十分干净，未发现纳米氧化颗粒，表明 MXene 水溶液在氩气环境中储存较 为稳定。图 8b 为 Ti3C2Tx 胶体在不同环境下的稳定性曲线，实线是根据经验方程 A=Aunre+Aree -t/τ拟合的结果，其中 Aunre和 Are分别代表稳定、不反应的 MXene 纳米片和反应 不稳定的 MXene 纳米片，τ 为时间常数（天）。从图中可以明显地看出 MXene 在 Ar 环境 中，即使在常温下也能稳定存在，说明隔氧也是有效减缓 MXene 氧化的方法。 图 8 (a)d-Ti2CTx在 Ar-LT 中储存 12 h 后的 TEM 图像。(b)Ti3C2Tx胶体在不同环境下的稳定性曲线。实线是 根据经验方程 A = Aunre + Aree -t/τ拟合的结果[43]。 Fig. 8 (a) TEM image of d-Ti2CTx stored in Ar-LT for 12 h. (b) Stability of colloidal Ti3C2Tx in different environments. The dotted lines are the fitting results according to the empirical equation A = Aunre + Aree -t/τ [43] . 3.2 合成方法改进 3.2.1 刻蚀剂种类及浓度 由上文可知，MXene 的氧化易从片层的边界和表面的缺陷处开始，因此改变刻蚀剂种 类及浓度优化合成方法降低 MXene 片层表面的缺陷密度，是降低 MXene 层氧化的有效途 径之一。现阶段研究者们多采用 LiF/HCl 作为原位 HF 刻蚀剂来合成 MXene。图 9a 为采用 录用稿件，非最终出版稿