固溶体MXene:合成、性质与应用综述

文摘   2024-11-21 07:30   澳大利亚  

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MXene作为二维材料中的一员,近年来吸引了广泛的关注。MXene的固溶体形式,包含多种过渡金属的组合,通过调节其组成可以精确控制材料的电子、光学和机械等性能。这种独特的可调性,使得固溶体MXene在电化学、光催化、储能等领域展现出巨大的应用潜力。

成果简介

本综述总结了近年来关于固溶体MXene的研究进展,介绍了其合成方法、材料特性和在各种应用中的前景。固溶体MXene通过多种金属的组合,扩展了MXene材料的结构和化学多样性,呈现出单金属MXene无法实现的新性能,尤其是在电学、光学和机械性能调控方面。


研究亮点

  • 固溶体MXene的合成方法创新
    综述总结了从MAX相到MXene的多种合成方法,包括热等静压、火花等离子烧结等,探讨了不同合成工艺对材料最终性质的影响。

  • 多金属组合的多样性与性能调控
    通过对MXene中金属位点的组合进行固溶处理,形成了高熵MXene,大大增加了材料的电学、光学和磁学特性调控范围。

  • 广泛的应用潜力
    固溶体MXene因其优异的电导率、机械强度和可调表面化学,在储能、催化和电磁屏蔽等领域展示了巨大的应用前景。

配图精析

图1:MXene家族示意图,展示了所有预测的MXene结构。图中MXene的通式为Mn+1XnTx,M代表早期过渡金属,X为碳或氮,Tx为表面官能团。图中不同颜色的圆圈表示单金属、无序和有序多金属MXene的不同组合情况。

图2:MAX相XRD图谱,展示了不同结构(M2AX、M3AX2、M4AX3、M5AX4)下的XRD特征峰。图中(002)峰用于确定MAX相前驱体的n值,同时也是c晶格参数的代表。

展望

固溶体MXene的研究揭示了多金属组合对材料性能的巨大影响,特别是在电导率和光学性能的调控方面。未来,随着对合成工艺和材料性能关系的深入研究,固溶体MXene有望在电化学储能、光催化和传感等领域实现广泛应用。


文献信息

期刊:Accounts of Chemical Research
DOI:
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.4c00387
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.accounts.4c00387


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