Vật liệu MXENE 2D

MXENE là một nhóm các hợp chất vô cơ hai chiều trong khoa học vật liệu. Những vật liệu này bao gồm các cacbua kim loại chuyển tiếp, nitride hoặc nitrid carbon có nhiều lớp nguyên tử dày. Nó đã được báo cáo lần đầu tiên vào năm 2011 rằng các vật liệu MXENE có độ dẫn kim loại của các cacbua kim loại chuyển tiếp vì chúng có các nhóm hydroxyl hoặc oxy cuối cùng trên bề mặt của chúng.
Về mặt hình thái, mxene giống như một hydrogel bị vắt giữa các oxit kim loại, và nó dẫn điện tốt đến mức nó có thể thay thế đồng và nhôm trong dây, do đó các ion di chuyển với khả năng kháng ít hơn nhiều.
Tầm quan trọng của bước đột phá công nghệ của Mxene không chỉ là giảm thời gian sạc của điện thoại di động. Giáo sư Gao Guoqi, người phụ trách dự án nghiên cứu, tin rằng ứng dụng thực tế của MXENE cũng có thể mở rộng sang xe điện và thúc đẩy việc phổ biến các phương tiện đó.
Mxene tổng hợp được điều chế bởi Etching HF có hình thái giống như accordion, chúng là mxene nhiều lớp (ml-mxene) hoặc khi dưới 5 lớp được gọi là mxene lớp mỏng (fl-mxene). Vì bề mặt của mxene có thể được gắn vào các nhóm chức năng, nên Mn+1xntx (trong đó t là nhóm chức năng, O, F, OH) có thể được đặt tên theo cách thông thường.
MXENE có thể được điều chế bằng cách khắc pha tối đa, thường chứa các ion fluoride như axit hydrofluoric (HF), ammonium hydro fluoride (NH4HF2) hoặc axit hydrochloric (HCl) với hỗn hợp lithium fluoride (LIF). Ví dụ, việc khắc Ti3ALC2 ở nhiệt độ phòng trong dung dịch nước HF có thể loại bỏ một cách chọn lọc A nguyên tử (AL), trong khi bề mặt của lớp cacbua tạo ra các nguyên tử O, OH và/hoặc F.
TI4N3 là vật liệu nitride mxene duy nhất được báo cáo đã được tổng hợp và nó có một phương pháp chuẩn bị khác với vật liệu cacbua mxene. Để tổng hợp Ti4N3, MAX pha Ti4ALN3 và fluoride eutectic (lithium fluoride, natri fluoride, kali florua) cần được điều trị ở nhiệt độ cao. Phương pháp này có thể ăn mòn nhôm, để lại nhiều lớp Ti4N3, và sau đó được ngâm trong siêu âm dung dịch tetrabutylammonium hydroxit, có thể được chia thành các lớp đơn hoặc mỏng (vài lớp).