In de afgelopen jaren heeft MXene, een grafeenachtige structuur verkregen door maximale fasebehandeling, uitgebreide onderzoeks aandacht getrokken en veel partners zijn nieuwsgierig naar dit materiaal. Vandaag zal Xiaobian u meenemen om de populaire 2D -materiaal MXene te begrijpen.
1
Wat is mxene?
MXene is een grafeenachtige structuur verkregen door maximale fasebehandeling. De specifieke moleculaire formule voor de maximale fase is Mn + 1AXN (n = 1, 2 of 3), waarbij M verwijst naar de overgangsmetalen van de vorige groepen, verwijst A naar de hoofdgroepselementen en X verwijst naar de C en/ of n elementen.
Omdat MX een sterke bindingsenergie heeft en A een meer actieve chemische activiteit heeft, kan A worden verwijderd uit de maximale fase door etsen om een grafeenachtige 2D -structuur te verkrijgen - mxene.
Figuur 1. Kristalstructuur van de maximale fase en de overeenkomstige geëtste mxene
Sinds het eerste rapport van MXene (Ti3C2TX, waar T staat voor de terminal van het oppervlak, inclusief OH, O of F) in 2011, is een breed scala aan MXene -materialen bereid in laboratoria. Khazaei et al. stelde voor dat de grondtoestand van veel MXene-materialen (CR2CT2 of CR2NO2) ferromagnetisch is en dat de Seebeck-parameters van halfgeleider mxene superhoog zijn bij lage temperaturen. Zhang et al. Voor het eerst voorgesteld dat MXene (TI2CO2) monolagen twee orden van grootte hogere gaten mobiliteit en lagere elektronenmobiliteit hebben en later een hoge mobiliteit van de dragers in experimenten bevestigde. Vanwege de unieke eigenschappen is mxene veel gebruikt in katalysatoren, ionenscreening, fotothermische conversie, veldeffecttransistoren, topologische isolatoren en reacties van waterstofevolutie.
2
Hoe wordt mxene voorbereid?
Zoals hierboven beschreven, is TI3C2TX voor het eerst bereid sinds Naguib et al door selectief etsen met hydrofluorinezuur (HF) bij kamertemperatuur (RT). Meer en meer onderzoekers werken aan nieuwe manieren om meer MXene te maken. Naguib et al. Eerst voorgesteld dat na het verwijderen van de A (AL) -laag de MX (Ti3C2) -laag kan worden gescheiden van de max (Ti3alc2) fase, en vervolgens via ultrasone behandeling kan een nieuwe 2D TI3C2 -fase worden verkregen. Vervolgens werden de effecten van etstijd, temperatuur, deeltjesgrootte en bron van Ti3Alc2 op de bereiding van 2D Ti3C2 door HF -methode systematisch bestudeerd. Bovendien bepaalt de sterkte van de A -binding ook de etsencondities. Het selecteren van geschikte etscondities is de sleutel om een hoge opbrengst en zuiverheid te verkrijgen.
Vervolgens werd in experimenten met hetzelfde etsmiddel HF meer en meer MXene succesvol verkregen, waaronder Ti2CTX, TinBCTX, Ti3CNXTX, TA4C3TX, NB2CTX, V2CTX, NB4C3TX, MO2CTX, (NB0.8TI0.2) 4C3TX, (NB0.8ZR0. 2) 4C3TX, ZR3C2TX en HF3C2TX, waarvan Mo2C de eerste MXene is die is bereid door Mo2GA2C -fase in plaats van MAX -fase. Bovendien is ZR3C2 een MXene bereid uit ZR3AL3C5, dat een typische gelaagde ternaire en quaternaire overgangsmetaalcarbide is met een algemene formule voor mnal3cn+2 en mn [AL (SI)] 4CN+3, waarbij M staat voor zr of hf en n is gelijk aan 1-3. Een nieuwe MXene, HF3C2YX, werd verkregen door selectief etsen HF3 [AL (SI)] 4C6. Dit resultaat opent de deur naar de voorbereiding van nieuwe MXene van meer diverse voorlopers. Naast het typische terpolymeer mxene, Anasori et al. berekend en voorspelde de geordende dubbele M2D -carbiden m'm 'xene door dichtheid functionele theorie (DFT), en bereid Mo2tic2TX, Mo2TI2C3TX en CR2TICXTX met behulp van HF -oplossing als etsmiddel.
