鞠婧祎

外场环境下电化学材料合成取得重要进展

发布时间:2020-06-04

二维过渡金属(shu)碳化(hua)(hua)物/氮(dan)化(hua)(hua)物(MXenes)以其独特的(de)(de)(de)(de)层状结(jie)构、表(biao)面(mian)基团和丰(feng)富(fu)的(de)(de)(de)(de)种(zhong)类(lei)在(zai)电化(hua)(hua)学储能(neng)(neng)领域受到了(le)广泛的(de)(de)(de)(de)关注。当前(qian)通(tong)常使用氢氟(fu)酸和氟(fu)盐/盐酸的(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)溶液(ye)来(lai)刻(ke)蚀(shi)MAX前(qian)驱体合(he)成MXenes,但是(shi)不(bu)可避(bi)免地(di)在(zai)其表(biao)面(mian)上引入(ru)了(le)大(da)量的(de)(de)(de)(de)-F官能(neng)(neng)团,且可刻(ke)蚀(shi)的(de)(de)(de)(de)材料(liao)种(zhong)类(lei)有限(xian)。因(yin)此,亟(ji)需开发高效的(de)(de)(de)(de)无氟(fu)MXenes合(he)成新方法(fa)。近(jin)期(qi),中国(guo)科学技(ji)术(shu)大(da)学国(guo)家同步辐射实(shi)验室的(de)(de)(de)(de)宋(song)礼教(jiao)授课题(ti)组与(yu)化(hua)(hua)学与(yu)材料(liao)学院、美国(guo)莱斯大(da)学等合(he)作(zuo),从理(li)论计算出发,预测(ce)了(le)不(bu)同压(ya)力(li)和温(wen)度(du)环境下HCl刻(ke)蚀(shi)MAX的(de)(de)(de)(de)反应规律,提出了(le)一种(zhong)温(wen)和、可控的(de)(de)(de)(de)水热刻(ke)蚀(shi)策略,并获得了(le)高质量无氟(fu)Mo2CTx MXenes材料(liao)。相关结(jie)果发表(biao)在(zai)国(guo)际(ji)著(zhu)名期(qi)刊(kan)Advanced Materials上,论文第一作(zuo)者(zhe)为(wei)国(guo)家同步辐射实(shi)验室博士后王昌达和化(hua)(hua)材学院硕士研究生寿宏(hong)伟。(全(quan)文链接:

图. 温度(du)和压力环境下HCl蚀刻MAX材料的规律

基于OH-/Cl-和(he)“A”元素之间强结合(he)能(neng),辅以(yi)适当(dang)的(de)(de)外部环(huan)境(jing)场的(de)(de)激(ji)发,研(yan)(yan)究人(ren)员采用(yong)密(mi)度(du)泛函理论(lun)(DFT)模拟了单一(yi)盐酸溶液刻(ke)蚀MAX材料的(de)(de)规律。选取A层含有Al和(he)Ga的(de)(de)MAX体(ti)系为(wei)具(ju)体(ti)研(yan)(yan)究对(dui)象,DFT计算结果表明温(wen)度(du)和(he)压力对(dui)可溶性(xing)AlCl3(GaCl3)在(zai)HCl中的(de)(de)形成(cheng)具(ju)有决定性(xing)作用(yong)。结合(he)理论(lun)计算,研(yan)(yan)究人(ren)员提出了一(yi)种受温(wen)度(du)和(he)压强调控的(de)(de)HCl -水热刻(ke)蚀策略(lve),


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