MXene
MXene是材料科学中的一类二维无机化合物。这些材料由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。它最初于2011年报道，由于MXene材料表面有羟基或末端氧，它们有着过渡金属碳化物的金属导电性。[1][2]
结构 编辑
通过HF蚀刻制备的合成的MXene具有类似手风琴形态，它们是多层MXene（ML-MXene），或少于5层时称作薄层MXene（FL-MXene）。由于MXene的表面可以接上官能团，Mn+1XnTx（其中T为官能团，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。[2]
制备 编辑
可以通过侵蚀MAX相来制备MXene，刻蚀液中通常含有氟离子，如氢氟酸（HF）、[2]氟化氢铵（NH4HF2）或[3]盐酸（HCl）与氟化锂（LiF）的混合物。[4]例如，在HF水溶液中于室温腐蚀Ti3AlC2，可以选择性地清除A原子（Al），而碳化物层的表面产生了末端O、OH和（或）F原子。[5][6]
Ti4N3是目前唯一报道已经合成的MXene氮化物材料，和MXene碳化物材料有着不同的制备方法。为合成Ti4N3，MAX相的Ti4AlN3和共熔氟化物（氟化锂、氟化钠、氟化钾）需要经过高温处理。这种方法可以侵蚀铝，留下多层的Ti4N3，再将其浸入四丁基氢氧化铵溶液中超声，可以分为单层或薄层（few layers）。[7]
参考文献 编辑
- ^ Naguib, M.; Kurtoglu, M.; Presser, V.; Lu, J.; Niu, J.; Heon, M.; Hultman, L.; Gogotsi, Y.; Barsoum, M.W. Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2. Advanced Materials. 2011, 23 (37): 4248–4253 [2017-11-16]. PMID 21861270. doi:10.1002/adma.201102306. （原始内容存档于2018-02-03）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 Naguib, M.; Mochalin, V.N.; Barsoum, M.W.; Gogotsi, Y. 25th Anniversary Article: MXenes: A New Family of Two-Dimensional Materials. Advanced Materials: 992–1005. [2017-11-16]. PMID 24357390. doi:10.1002/adma.201304138. （原始内容存档于2018-02-12）.
- ^ Halim, J.; Lukatskaya, M.; Cook, K.; Lu, J.; Smith, C. R.; Näslund, L.-Å.; May, S.J.; Hultman, L.; Gogotsi, Y.; Eklund, P.; Barsoum, M. W. Transparent Conductive Two-Dimensional Titanium Carbide Epitaxial Thin Films. Chemistry of Materials: 2374–2381. [2017-11-16]. doi:10.1021/cm500641a. （原始内容存档于2020-02-02）.
- ^ Ghidiu, M.; Lukatskaya, M.R.; Zhao, M.-Q.; Gogotsi, Y.; Barsoum, M.W. Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance. Nature: 78–81. [2017-11-16]. Bibcode:2014Natur.516...78G. PMID 25470044. doi:10.1038/nature13970. （原始内容存档于2017-05-16）.
- ^ Halim, Joseph et. al. X-ray photoelectron spectroscopy of select multi-layered transition metal carbides (MXenes). Applied Surface Science. 2016, 362: 406–417. Bibcode:2016ApSS..362..406H. doi:10.1016/j.apsusc.2015.11.089.
- ^ Harris, K.J. Direct Measurement of Surface Termination Groups and Their Connectivity in the 2D MXene V2CTx Using NMR Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry C. 2015, 119: 13713–13720. doi:10.1021/acs.jpcc.5b03038.
- ^ Urbankowski, P.; Anasori, B; Makaryan, T.; Er, D.; Kota, S.; Walsh, P.L.; Zhao, M.-Q.; Shenoy, V.B.; Barsoum, M.W.; Gogotsi, Y. Synthesis of two-dimensional titanium nitride Ti4N3 (MXene). Nanoscale: 11385–11391. [2017-11-16]. Bibcode:2016Nanos...811385U. doi:10.1039/C6NR02253G. （原始内容存档于2020-02-02）.