Wasserinduzierte lokale Redoxreaktionen an einzelnen Ti ₃ C ₂ T <i> _x </i> ‐MXene‐Flocken in wässriger Umgebung

Kurzzusammenfassung Wasser an einer Grenzfläche – eingeschlossen in Nanoporen oder zwischen Schichten – weist einzigartige strukturelle und dynamische Eigenschaften auf, die sich deutlich von denen von Bulkwasser unterscheiden. In geschichteten 2D‐Materialien wie MXenen wird angenommen, dass eingeschlossenes Wasser deren Oberflächenchemie durch lokale Oxidation beeinflusst und zu Redoxprozessen beim elektrochemischen Zyklieren beiträgt. Die chemische Beschaffenheit von eingeschlossenem Wasser und dessen Wechselwirkung mit der Oberflächenchemie von MXenen ist jedoch nach wie vor unklar. Hier verwenden wir Rastertransmissionsröntgenmikroskopie (STXM), um die chemische Wechselwirkung von Wasser in einzelnen Ti 3 C 2 T x ‐MXene‐Flocken in feuchten und wässrigen Umgebungen mit einer Ortsauflösung von 50 nm in situ zu untersuchen. An der Sauerstoff‐K‐Kante entdecken wir, dass Wasser, das in Taschen und Falten in weniglagigen MXene‐Flocken eingeschlossen ist, andere Wasserstoffbrückenbindungen aufweist als im MXene‐Zwischenlagenraum eingeschlossenes Wasser. Weiterhin enthüllen wir wasserinduzierte lokale Redoxreaktionen von Ti‐Atomen, die bei Wechselwirkung mit flüssigem Wasser und alkalischen Ionenneutralelektrolyten ungleichmäßig auf den MXene‐Flocken verteilt, aber unter Einwirkung eines sauren Elektrolyten teilweise reversibel sind.