用于储能的MXenes化学成像不仅限于表面深度

光谱显微镜的新方法显著改善了纳米级化学反应的研究，包括表面和层状材料内部的化学反应。BESSYII的MAXYMUS光束线上的扫描X射线显微镜(SXM)能够以高化学灵敏度研究吸附在顶层(表面)或插入MXene电极(本体)内的化学物质。

该方法是由TristanPetit博士领导的HZB团队开发的。科学家们首次在MXene薄片上演示了SXM，MXene薄片是一种用作锂离子电池电极的材料。该论文发表在《SmallMethods》杂志上。

自2011年被发现以来，MXenes因其多功能可调特性和从储能到电磁屏蔽等多种应用而引起了科学界的极大兴趣。研究人员一直致力于在纳米尺度上MXenes的复杂化学性质。

TristanPetit博士的团队在MXene表征方面取得了重大进展，如他们最近的出版物所述。他们利用SXM研究Ti3C2TxMXenes的化学键合，其中Tx表示终端(Tx=O、OH、F、Cl)，具有高空间和光谱分辨率。这项工作的新颖之处在于同时结合了两种检测模式，即透射和电子产额，从而实现了不同的探测深度。

SXM详细介绍了MXenes的化学成分和结构。该研究的第一作者FaidraAmargianou表示：“我们的研究结果揭示了MXene结构内以及与周围物质的化学键合，为它们在各种应用(尤其是在电化学储能领域)中的应用提供了新的视角。”

这是SXM首次用于对MXenes进行成像，揭示了MXene结构中钛和终端之间局部键合的细节。研究人员还研究了不同合成路线对MXene化学的影响，揭示了终端对MXene电子特性的影响。

此外，SXM在分析锂离子电池中基于MXene的材料时的应用，为了解电池循环后MXene化学变化提供了宝贵的见解。Amargianou解释说：“MXene电极的主体在电化学循环过程中保持稳定，并有可能发生Li+插入的迹象。电解质不会导致MXene降解，并位于MXene电极的顶部。”

总之，这项研究为MXenes的局部化学提供了宝贵的见解，并强调了SXM在表征其他层状材料方面的潜力。Petit总结道：“这项工作凸显了SXM等先进化学成像技术在揭示复杂系统中层状材料相互作用方面的重要性。我们目前正在努力在液体环境中直接实现原位电化学SXM测量。”