אודות חומרי MXENE: שלושה צעדים לוקחים אותך להבין את MXENE | שלב מקסימום | מתכת | mxene | גרפן

בשנים האחרונות, MXENE, מבנה דמוי גרפן שהושג על ידי טיפול מקסימלי שלב, משך תשומת לב מחקרית נרחבת, ובני זוג רבים סקרנים לגבי חומר זה. כיום, שיאוביאן ייקח אתכם להבין את החומר הדו -ממדי הפופולרי MXENE.

1
מה זה MXENE?
MXENE הוא מבנה דמוי גרפן המתקבל על ידי טיפול מקסימלי שלב. הנוסחה המולקולרית הספציפית לשלב המקסימום היא Mn + 1axn (n = 1, 2 או 3), שם M מתייחס למתכות המעבר של הקבוצות הקודמות, A מתייחס לאלמנטים הקבוצתיים העיקריים, ו- X מתייחס ל- C ו/ או N אלמנטים.
מכיוון של- MX יש אנרגיית קשר חזקה ו- A יש פעילות כימית פעילה יותר, ניתן להסיר A מהשלב המקסימלי על ידי תחריט כדי להשיג מבנה 2D דמוי גרפן - MXENE.
איור 1. איור 1. מבנה גביש של שלב המקסימום וה- Mxene החרוט המתאים
מאז הדו"ח הראשון של MXENE (TI3C2TX, בו T עומד על מסוף פני השטח, כולל OH, O או F) בשנת 2011, הוכנו מגוון רחב של חומרי MXENE במעבדות. Khazaei et al. הציע כי מצב הקרקע של חומרי MXENE רבים (CR2CT2 או CR2NO2) הוא פרומגנטי, וכי הפרמטרים של Seebeck של מוליכים למחצה מוליכים הם סופר-גבוהים בטמפרטורות נמוכות. Zhang et al. לראשונה הציע כי לשכבות מונולי -שכביות של MXENE (TI2CO2) יש שני סדרי גודל ניידות גבוהה יותר של חור וניידות אלקטרונים נמוכה יותר, ובהמשך אישרו ניידות נשא גבוהה בניסויים. בשל תכונותיו הייחודיות, MXENE נעשה שימוש נרחב בזרזים, בדיקת יונים, המרה פוטותרמית, טרנזיסטורים של אפקט שדה, מבודדים טופולוגיים ותגובות אבולוציה של מימן.
2
איך מכינים MXENE?
כמתואר לעיל, TI3C2TX הוכנה מאז Naguib et al לראשונה על ידי תחריט סלקטיבי עם חומצה הידרופלואורית (HF) בטמפרטורת החדר (RT). יותר ויותר חוקרים פועלים למצוא דרכים חדשות לייצר יותר MXENE. Naguib et al. תחילה הציע כי לאחר הסרת השכבה A (AL), ניתן להפריד את שכבת MX (TI3C2) משלב MAX (TI3ALC2), ואז באמצעות טיפול קולי, ניתן להשיג שלב 2D TI3C2 חדש. ואז נבדקו באופן שיטתי ההשפעות של זמן תחריט, טמפרטורה, גודל החלקיקים ומקור ה- TI3ALC2 על הכנת TI3C2 2D בשיטת HF. בנוסף, חוזק הקשר A קובע גם את תנאי התחריט. בחירת תנאי תחריט מתאימים היא המפתח להשגת תשואה וטוהר גבוהה.
לאחר מכן, בניסויים עם אותו חומר תחריט HF, הושגו יותר ויותר MXENE בהצלחה, כולל TI2CTX, TINBCTX, TI3CNXTX, TA4C3TX, NB2CTX, V2CTX, NB4C3TX, MO2CTX, (NB0.8TI0.2) 4C3TX, ((NB0.8, ((NB0.8. 2) 4C3TX, ZR3C2TX ו- HF3C2TX, מתוכם MO2C הוא ה- MXENE הראשון שהוכן על ידי שלב MO2GA2C במקום שלב מקסימום. בנוסף, ZR3C2 הוא MXENE שהוכן מ- ZR3AL3C5, שהוא קרביד טרנרי שכבה שכבה ומרבעון קרביד עם נוסחה כללית עבור MNAL3CN+2 ו- Mn [AL (SI)] 4CN+3, כאשר M עומד ל- ZR או HF ו- Mn ו- n שווה 1-3. MXENE חדש, HF3C2YX, התקבל על ידי תחריט סלקטיבי HF3 [AL (SI)] 4C6. תוצאה זו פותחת את הדלת להכנת מקסן חדשני ממבשרים מגוונים יותר. בנוסף לטרפולימר MXENE הטיפוסי, Anasori et al. חישב וניבא את ה- M2D Carbides M'm 'Xene המסודר על ידי תיאוריה פונקציונלית של צפיפות (DFT), והכין MO2TIC2TX, MO2TI2C3TX ו- CR2TICXTX באמצעות תמיסת HF כחומר תחריט.