Araştırmacılar ilk kez mxenes oksidasyonu kinetiğini atomik ölçekte azalttılar.

Kaynak Başlığı: Mxenes oksidasyon kinetiğinin atomik ölçek azaltılmasından ilk kez araştırmacılar

Son zamanlarda, Doçent Meng Xing, Yeni Pil Fiziği ve Eğitim Bakanlığı Teknolojisi Anahtar Laboratuvarı, Jilin Üniversitesi, iki boyutlu geçiş metal karbürleri oksidasyon davranışının teorik hesaplanmasında önemli ilerlemeler kaydetmiştir. /nitrides/karbon nitrürler (MXENES) ve ilgili sonuçlar 14 Haziran 2023'te Alman Uygulamalı Kimya'da çevrimiçi olarak yayınlandı.

Yüksek iletkenliği ve zengin yüzey fonksiyonel grupları nedeniyle Mxenes, enerji, elektronik cihazlarda, biyomıp ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, mxenes, çeşitli alanlarda uygulamasını sınırlayan ıslak ortamlarda veya sulu çözeltilerdeki geçiş metal oksitlerine kolayca bozulur. Bu nedenle, yüksek kimyasal stabiliteye sahip Mxenes malzemelerinin nasıl sentezleneceği acilen çözülmesi gereken önemli bir bilimsel problemdir.

Çalışmada Meng araştırma ekibi, süper büyük mxenes-su sisteminin oksidasyon davranışı üzerine derinlemesine teorik bir hesaplama çalışması gerçekleştirmiştir. Makine öğrenimini ilk prensip hesaplamalarıyla birleştirerek, araştırmacılar nanosaniye moleküler dinamik simülasyonlarına DFT doğruluğu ile elde ettiler ve ilk kez mxenes oksidasyonunun kinetik sürecini atomik ölçekten azalttı, gözlemlenen Mxenes oksidasyon hızı gözlemlenen üssel bozulmanın doğasını ortaya çıkardı. deneysel olarak. Islak ortamda veya sulu çözeltideki mxenes oksidasyon mekanizması açıklandı.

Araştırmacılar, test setinde iyi performans gösteren Mxenes-Water sistemi için bir sinir ağı potansiyel fonksiyonu geliştirdiler, enerji için 2.35mev/ atom ve DFT hesaplamalarına kıyasla 0.083EV/ A kuvvet hataları ile. Potansiyel fonksiyona dayanan MD simülasyonu, radyal dağılım fonksiyonundaki AIMD simülasyonu ve dinamik yoğunluk özellik testi ile oldukça tutarlıdır. Mxenes-Water sisteminin MD simülasyon sonuçları, su tabakası ne kadar kalın olursa, su molekülleri birim başına daha dikey hidrojen bağları, su moleküllerinin mxenes baz yüzeyine hareketi o kadar sınırlı olduğunu ve bu da ortalama mesafede bir artışa neden olduğunu göstermektedir. Geçiş metali atomları ve sudaki oksijen atomları arasında ve mxenes oksidasyon hızı, su tabakası kalınlığının artmasıyla azalır. Aynı zamanda, mxenes oksidasyonu, su ile tipik bir hidratlanmış proton oluşturacak, böylece su moleküllerinin hareketini bağlayacak şekilde serbest protonları serbest bırakacak ve mxenes'in oksidasyon oranının zaman artışı ile azalmasını sağlayacaktır. Farklı geçiş metali atomları ile sudaki oksijen atomları arasındaki ortalama mesafe ve su moleküllerinin mxenes baz yüzeyinde fiziksel adsorpsiyon olasılığı, mxenes yüzeyinde bir oksit koruyucu tabakanın varlığını gösterir.

Bu önemli bulgular, oldukça kararlı Mxenes materyallerinin sentezi için teorik rehberlik sağlar.