Onderzoekers van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben een geoptimaliseerde synthesestrategie voorgesteld om defectvrije laaglaag M₄ te verkrijgen C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene nanosheets. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Advanced Science .

MXene-materialen hebben een enorm potentieel voor toepassingen zoals energieopslag, energieconversie en elektromagnetische afscherming vanwege hun uitstekende fysische en chemische eigenschappen. M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXenen hebben veel aandacht gekregen.

Door echter een pure MAX-fasevoorloper te verkrijgen, wordt het etsen voor meerlaags M₄ voltooid C₃ T_x MXenen en strikte eisen aan intercalatiemiddelen en exfoliatieoperaties zijn allemaal problemen bij de synthese van deze M₄-laagjes. C₃ T_x MXenen. Als gevolg hiervan hebben slechts enkele onderzoeken zich geconcentreerd op de studie van dunne M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXenen.

In deze studie stellen de wetenschappers een routekaart voor voor de synthese van defectvrije M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) nanobladen. Het omvat calcineren bij hoge temperatuur, HF-selectief etsen, intercalatie en exfoliatie. Het produceert drie verschillende, defectvrije M₄-lagen met enkele lagen C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) nanosheets.

Uitgebreide karakterisering bevestigt hun defectvrije structuur, aanzienlijke afstanden tussen de lagen (variërend van 1,702 tot 1,955 nm), diverse functionele groepen (-OH, -F, -O) en overvloedige valentietoestanden (M ⁵⁺ , M ⁴⁺ , M ³⁺ , M ²⁺ , M ⁰ ).

Daarnaast vervaardigden ze een vrijstaande film door vacuümfiltratie van een paar lagen M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene-inkt, die opmerkelijke fysisch-chemische eigenschappen vertoonde, zoals hoge geleidbaarheid, hoge stabiliteit en hydrofiliteit.

"Ons werk biedt gedetailleerde richtlijnen voor de synthese van andere defectvrije MXene-nanosheets met enkele lagen", zegt Huang Yanan, lid van het team, "en dient als katalysator voor de uitgebreide verkenning van functionele toepassingen van M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene-nanosheets in de toekomst."

Meer informatie: Yanan Huang et al., Defect-Free Few-Layer M₄ C₃ T_x (M =V, Nb, Ta) MXene-nanosheets:synthese, karakterisering en fysisch-chemische eigenschappen, Geavanceerde wetenschap (2023). DOI:10.1002/advs.202302882

Journaalinformatie: Geavanceerde wetenschap

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen