Trong những năm gần đây, MXENE, một cấu trúc giống như graphene thu được từ điều trị pha tối đa, đã thu hút sự chú ý nghiên cứu sâu rộng và nhiều đối tác tò mò về vật liệu này. Hôm nay, Xiaobian sẽ đưa bạn đến để hiểu về vật liệu 2D phổ biến mxene.
Mxene là gì?
MXENE là một cấu trúc giống như graphene thu được bằng cách xử lý pha tối đa. Công thức phân tử cụ thể cho pha tối đa là Mn + 1Axn (n = 1, 2 hoặc 3), trong đó m đề cập đến các kim loại chuyển tiếp của các nhóm trước, A đề cập đến các yếu tố nhóm chính và X đề cập đến C và// hoặc n yếu tố.
Do MX có năng lượng liên kết mạnh và A có hoạt động hóa học hoạt động hơn, nên có thể loại bỏ khỏi pha tối đa bằng cách khắc để thu được cấu trúc 2D giống như graphene - mxene.
Hình 1. Cấu trúc tinh thể của pha tối đa và mxene được khắc tương ứng
Kể từ báo cáo đầu tiên về mxene (TI3C2TX, trong đó T viết tắt của thiết bị đầu cuối bề mặt, bao gồm OH, O hoặc F) vào năm 2011, một loạt các vật liệu MXENE đã được chuẩn bị trong các phòng thí nghiệm. Khazaei et al. đề xuất rằng trạng thái cơ bản của nhiều vật liệu Mxene (CR2CT2 hoặc CR2NO2) là sắt từ và các thông số seebeck của mxene bán dẫn là siêu cao ở nhiệt độ thấp. Zhang et al. Lần đầu tiên đề xuất rằng các đơn lớp MXene (TI2CO2) có hai bậc độ di động lỗ cao hơn cường độ và tính di động điện tử thấp hơn, và sau đó đã xác nhận tính di động của sóng mang cao trong các thí nghiệm. Do tính chất độc đáo của nó, MXENE đã được sử dụng rộng rãi trong các chất xúc tác, sàng lọc ion, chuyển đổi quang nhiệt, bóng bán dẫn hiệu ứng trường, chất cách điện tôpô và phản ứng tiến hóa hydro.
2
Mxene được chuẩn bị như thế nào?
Như đã mô tả ở trên, TI3C2TX đã được điều chế từ Naguib et al lần đầu tiên bằng cách khắc chọn lọc với axit hydrofluoric (HF) ở nhiệt độ phòng (RT). Ngày càng có nhiều nhà nghiên cứu đang làm việc để tìm ra những cách mới để tạo ra nhiều mxene hơn. Naguib et al. Đầu tiên đề xuất rằng sau khi loại bỏ lớp A (AL), lớp Mx (TI3C2) có thể được tách ra khỏi pha tối đa (TI3ALC2), và sau đó thông qua điều trị siêu âm, có thể thu được pha 2D Ti3C2 mới. Sau đó, ảnh hưởng của thời gian khắc, nhiệt độ, kích thước hạt và nguồn Ti3ALC2 đối với việc chuẩn bị 2D TI3C2 bằng phương pháp HF đã được nghiên cứu một cách có hệ thống. Ngoài ra, sức mạnh của trái phiếu cũng xác định các điều kiện khắc. Chọn điều kiện khắc phù hợp là chìa khóa để có được năng suất và độ tinh khiết cao.
Sau đó, trong các thí nghiệm có cùng tác nhân khắc HF, ngày càng có nhiều mxene thu được thành công, bao gồm TI2CTX, TINBCTX, TI3CNXTX, TA4C3TX, NB2CTX, V2CTX, NB4C3TX, MO2CTX, 2) 4C3TX, ZR3C2TX và HF3C2TX, trong đó MO2C là mxene đầu tiên được điều chế bởi pha MO2GA2C thay vì pha tối đa. Ngoài ra, ZR3C2 là một mxene được điều chế từ ZR3AL3C5, đây là một cacbua kim loại chuyển tiếp ternary và bậc bốn điển hình với công thức chung cho MNAL3CN+2 và Mn [AL (SI)] 4CN+3 N bằng 1-3. Một mxene mới, HF3C2Yx, đã thu được bằng cách khắc chọn lọc HF3 [AL (SI)] 4C6. Kết quả này mở ra cánh cửa để chuẩn bị mxene tiểu thuyết từ các tiền chất đa dạng hơn. Ngoài các terpolyme mxene điển hình, Anasori et al. Đã tính và dự đoán các cacbua m2d do kép được đặt hàng M'M 'xene theo lý thuyết chức năng mật độ (DFT) và đã chuẩn bị mo2tic2tx, mo2ti2c3tx và cr2ticxtx bằng cách sử dụng dung dịch HF làm tác nhân khắc.