In einer bahnbrechenden Studie, die am 28. März 2025 in der prestigeträchtigen Journal Nature Synthese berichtet wurde, erzielten Forscher im Bereich der Materialwissenschaft einen signifikanten Durchbruch. Durch die Verwendung präziser Ätztechniken, die von theoretischen Berechnungen geleitet wurden, erhielten sie erfolgreich atomisch geordnetes W2TIC2TX MXEN, ein neuartiges zweidimensionales Material. Diese Leistung revolutioniert die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Delaminierung zwischen Schichten und ebnet den Weg für innovative Anwendungen von Mxenpulver in verschiedenen Bereichen, insbesondere bei der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse.
Innovative Synthesemethode:
Durch die Verwendung der Dichtefunktionalentheorie (DFT) -Berechnung untersuchten die Forscher die Machbarkeit der Ätzen von Wolframschichten in (W, Ti) 4C4₋y -Verbindungen. Sie entdeckten, dass überschüssiger Aluminium -Doping (2Al -Vorläufer) dazu beitragen, Sauerstoffverunreinigungen zu reduzieren und das selektive Ätzen zu erleichtern. Durch selektives Ätzen von kovalent gebundenen Wolframschichten aus nicht-max-geschichteten Carbid (W, Ti) 4C4-y-Vorläufern unter Verwendung von HCl-LIF synthetisierten sie erfolgreich geordneten bimetallischen Übergangsmetall-Mxen (W2TIC2TX).
Außergewöhnliche Wasserstoffentwicklungsreaktion (ihre) Leistung:
Das delaminierte W2TIC2TX-Mxene zeigte hervorragend ihre Leistung, mit einem Überpotential von nur 144 mV bei einer aktuellen Dichte von 10 mA cm-2, die das bestehende W1.33CTX-MXEN übertraf. DFT-Berechnungen zeigten, dass die freie Energie der Wasserstoffadsorption auf der gemischten Oberfläche von Wolfram-Titan (W-TI3-Koordinationsstellen) die thermische Neutralität (ΔGAD = -0,37ev) nähert und reine Wolfroden (δgad = -1,79ev) übertreffen.
Vielseitige Materialeigenschaften:
Darüber hinaus verfügt dieses Material über eine elektrische Leitfähigkeit der hohen Raumtemperatur von 427 SCM-1, was dem VRH-Modell (Variable Range Hoping) (VRH) zeigt, was auf einen vorherrschenden Zwischenschicht-Elektronentransport hinweist. Es weist ein sättiges Absorptionsverhalten unter 800 nm Femtosekunden -Laserbestrahlung auf, wodurch der potenzielle Wert in photonischen und Laseranwendungen hervorgehoben wird. Die hohe Leitfähigkeit und Stabilität dieses Materials macht es zu einem vielversprechenden Kandidaten für eine Vielzahl von optoelektronischen und lasertechnologien.
Diese Studie durchbricht das traditionelle Syntheseparadigma von Mxene und bietet neue Ideen, um ihre Katalysatoren und neuartigen 2D -Materialien effizient zu konstruieren.
Literaturname: Synthese eines 2D -Wolfram -Mxens zur Elektrokatalyse
