Ny strategi foreslået for defektfri få-lags MXene nanoark med forbedrede fysisk-kemiske egenskaber

Forskere fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi har foreslået en optimeret syntesestrategi for at opnå fejlfri lavtlags M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene nanoark. Deres resultater er blevet offentliggjort i Advanced Science .

MXene-materialer har et enormt potentiale til anvendelser som energilagring, energiomdannelse og elektromagnetisk afskærmning på grund af deres fremragende fysiske og kemiske egenskaber. M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXener har fået meget opmærksomhed.

Men opnåelse af en ren MAX fase precursor, komplet ætsning for flerlags M₄ C₃ T_x MXener og strenge krav til interkalationsmidler og eksfolieringsoperationer er alle vanskeligheder i syntesen af ​​disse få-lags M₄ C₃ T_x MXenes. Som følge heraf har kun få undersøgelser fokuseret på undersøgelsen af ​​tynd M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXener.

I denne undersøgelse foreslår forskerne en køreplan for syntesen af ​​defektfri få-lags M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) nanoark. Det omfatter højtemperaturkalcinering, HF-selektiv ætsning, interkalering og eksfoliering. Den producerer tre forskellige defektfrie få-lags M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) nanoark.

Omfattende karakterisering bekræfter deres defektfrie struktur, betydelige mellemlagsafstand (spænder fra 1.702 til 1.955 nm), forskellige funktionelle grupper (-OH, -F, -O) og rigelige valenstilstande (M ⁵⁺ , M ⁴⁺ , M ³⁺ , M ²⁺ , M ⁰ ).

Derudover fremstillede de en fritstående film ved vakuumfiltrering af et få-lags M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene-blæk, som udviste bemærkelsesværdige fysisk-kemiske egenskaber såsom høj ledningsevne, høj stabilitet og hydrofilicitet.

"Vores arbejde giver detaljerede retningslinjer for syntesen af ​​andre defektfrie få-lags MXene nanoark," sagde Huang Yanan, et medlem af teamet, "og fungerer som en katalysator for den omfattende udforskning af funktionelle applikationer af M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene nanoark i fremtiden."

Flere oplysninger: Yanan Huang et al., Defektfrit få lag M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene nanoark:syntese, karakterisering og fysisk-kemiske egenskaber, Avanceret videnskab (2023). DOI:10.1002/advs.202302882

Journaloplysninger: Avanceret videnskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences