Mxene 2d materiāls
July 11, 2023
Mxene ir divdimensiju neorganisko savienojumu klase materiālu zinātnē. Šie materiāli sastāv no pārejas metāla karbīdiem, nitrīdiem vai oglekļa nitrīdiem vairākiem atomu slāņiem. Pirmoreiz 2011. gadā tika ziņots, ka mxene materiāliem ir pārejas metāla karbīdu metāla vadītspēja, jo tiem uz virsmām ir hidroksilgrupas vai termināls skābeklis.
Morfoloģiski mxēns ir kā izspiests hidrogels starp metāla oksīdiem, un tas vada elektrību tik labi, ka tas var aizstāt vados vara un alumīniju, lai joni pārvietotos ar daudz mazāku pretestību.
Mxene tehnoloģiskā izrāviena nozīme ir ne tikai samazināt mobilo tālruņu uzlādes laiku. Profesors Gao Guoqi, kurš ir atbildīgs par pētniecības projektu, uzskata, ka mxene reālā lietošana varētu arī attiecināt uz elektriskajiem transportlīdzekļiem un veicināt šādu transportlīdzekļu popularizēšanu.
Sintētiskajam mxēnam, kas sagatavots ar HF kodēšanu, ir akordeonam līdzīga morfoloģija, tie ir daudzslāņu mxene (ml-mxene) vai kad mazāk nekā 5 slāņus sauc par plānu slāņu mxene (fl-mxene). Tā kā funkcionālās grupās var piestiprināt mxēna virsmu, mn+1xntx (kur t ir funkcionālā grupa, o, f, o) var nosaukt parastajā veidā.
Mxēnu var sagatavot, kodinot maksimālo fāzi, kas parasti satur fluorīdu jonus, piemēram, hidrofluorskābi (HF), amonija ūdeņraža fluorīdu (NH4HF2) vai sālsskābi (HCl) ar litija fluorīda (LIF) maisījumu. Piemēram, Ti3alc2 kodināšana istabas temperatūrā HF ūdens šķīdumā var selektīvi noņemt A atomu (Al), savukārt karbīda slāņa virsma rada termināli O, OH un/vai F atomus.
Ti4n3 ir vienīgais mxene nitrīda materiāls, par kuru ziņots, ka tas ir sintezēts, un tam ir atšķirīga sagatavošanas metode no mxene karbīda materiāla. Lai sintezētu Ti4n3, maksimālo fāzi Ti4Aln3 un eutektiskos fluorīdus (litija fluorīdu, nātrija fluorīdu, kālija fluorīdu) jāārstē augstā temperatūrā. Šī metode var iznīcināt alumīniju, atstājot vairākus Ti4n3 slāņus un pēc tam iegremdējot tetrabutilammonija hidroksīda šķīduma ultraskaņā, var iedalīt atsevišķos vai plānos slāņos (dažus slāņus).