MXene

✍ dations ◷ 2025-04-25 00:57:12 #材料科学,电化学,物理化学,无机碳化合物

MXene是材料科学中的一类二维(英语:Two-dimensional materials)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。

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。

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)、氟化氢铵(NH4HF2)或盐酸(HCl)与氟化锂(LiF)的混合物。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。

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(英语:Tetrabutylammonium hydroxide)溶液中超声,可以分为单层或薄层(few layers)。

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