自动薄膜材料的一种新方法

自动薄膜材料的一种新方法

金属的导电性和亲水性的mxenes已经建立了作为充电电池和超级电容器的电极,以及其他的应用,包括光热治疗癌症、电磁屏蔽、水净化、气体传感。在应用化学杂志上,研究人员已经提出了一种新的生产方法。他们不使用传统的、更昂贵的钛铝碳化物,而是选择性地从更廉价、更常见的前驱体——钛碳化硅中蚀刻出硅来合成碳化钛。

二维材料由几个原子组成的极薄层组成,其独特的性质与普通的三维结构完全不同。一个突出的例子是石墨烯,它是由单层碳原子构成的。2011,在费城卓克索大学(宾夕法尼亚,美国)合成了一类新的二维材料。被称为mxenes,材料是由过渡金属碳化物和氮化物,其中M代表过渡金属,如钛、钒、钼、X可以是碳或氮,和许多成分是可用的(约30已经被实验证明,许多预期)。这样的一个MXene是碳化钛,ti3c2  

获得所需的mxene通常涉及一个迂回的过程:层状碳化物和氮化物,被称为最大的阶段,有选择地与氢氟酸蚀刻去除层的“一”的元素,这是一组13或14元素如铝、硅或锗。这样,碳化钛可以通过蚀刻铝了碳化钛铝获得(陶瓷)。然而,这种起始原料昂贵,生产复杂。相反,硅模拟,钛碳化硅(2),是市售的和不太昂贵的。Ti3SiC2是第一阶段最大的德崇证券研究人员试图选择性地蚀刻在2011,但单独使用氢氟酸合成失败因为硅原子强烈绑定到相邻的过渡金属原子。 

Yury Gogotsi所带领的团队在卓克索大学已经研制成功的这一过程的变化。通过添加氧化剂,研究人员可以削弱硅键和氧化硅。用氢氟酸和氧化剂如硝酸、过氧化氢、混合物或高锰酸钾,通过选择性地去除硅的Ti3SiC2生成碳化钛mxene团队。 

蚀刻过程留下的碳化钛的堆栈,可以分层使薄片,这是约1纳米的厚度。研究人员用这种方法在相当大的范围内制作了柔性导电的碳化钛薄膜;

这种新方法可使mxenes生产更容易,并打开通路的新mxenes生产相关的二维材料含硅前体,扩大现有的2D纳米片的科学家和工程师的家庭。

相关新闻