材料结构编辑通过化学剪刀

黄清教授领导的研究团队宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)中国科学院(CAS)与来自美国和瑞典的研究者合作,开发出了一种化学scissors-mediated结构编辑策略分层过渡金属碳化物(MAX阶段)和二维(2 d)衍生品(MXenes)。

基于这一战略,结构和元素组成的最大阶段/ MXenes可以精确调节,使小说最大的财富阶段和MXene材料获得有限的传统路线。

该研究发表在科学。

马克斯阶段的家庭nanolaminated三元碳化物和氮化物,作为高温结构材料引起了相当大的关注。马克斯MX的阶段有一个典型的分层结构和层交替堆叠,所以网站上的原子层可以化学蚀刻来获取他们的2 d衍生品,MXenes。

的2 d材料家族的最新成员,MXenes显示广阔的应用潜力的能源存储、电磁屏蔽和催化作用。然而,精确控制结构和元素组成的最大阶段/ Mxenes仍然是一个重大挑战,限制特定功能的应用程序。

在这项研究中,研究人员提出了一个化学scissors-mediated结构编辑策略,可普遍用于马克斯的结构和成分调优阶段/ MXenes,从而提高/ MXenes马克斯阶段的多样性。

使用酸性刘易斯熔融盐和还原金属作为化学剪刀,一个网站的原子层的最大阶段和表面终端MXenes可以删除。各种客人的物种,如原子和离子,可以引入夹层空间。

拓扑马克斯阶段之间的转换和MXenes涉及四个反应通路。这四个反应路线的精致的协同组合可以大大丰富的结构和元素组成马克斯阶段和Mxenes,从而获得一系列的马克斯阶段与传统(Al, Ga和Sn)和小说(Bi,某人、铁、有限公司、镍、铜、锌、Pt,非盟,Pd, Ag)、Cd和Rh)的网站元素,与各种Mxenes (s cl、br - i,硒,te, - p,和某人)表面终端。

有趣的是,逆向结构从2 d MXenes过渡到3 d MAX阶段也可以实现。“这部小说策略可能为层状材料的结构设计提供新的想法,”黄教授说。

这种化学物质scissors-mediated结构编辑策略体现了“自上而下”和“自下而上”的合成纳米材料的概念,它促进了马克斯阶段的扩展应用程序的功能和MXene材料磁、光电、催化、超导等功能。