MXene

MXene是一種二維材料。MXene是美國德雷賽爾大學的研究成果，與傳統電池不同，該材料為離子的運動提供了更多的通道，大幅提高了離子運動的速度。

基本介紹

• 外文名：MXene
• 研發機構：美國德雷賽爾大學
• 性質：二維材料
• 學科：電子工程
• 發明時間：2011年
• 所屬類別：材料科學

簡介

MXene是材料科學中的一類二維無機化合物。這些材料由幾個原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構成。它最初於2011年報導，由於MXene材料表面有羥基或末端氧，它們有著過渡金屬碳化物的金屬導電性。

外形特徵

從形態上來看，MXene就像是金屬氧化物中間被壓扁的水凝膠，它導電性能很強，完全可以替代電線中的銅和鋁，這樣一來離子移動時阻力會小很多。

MXene

研究意義

MXene這項技術突破的意義不僅在於縮短手機充電時間。該研究項目負責人高果其教授相信，MXene在現實生活中的套用還可擴展電動車上，推動此類車輛的普及。

結構

通過HF蝕刻製備的合成的MXene具有類似手風琴形態，它們是多層MXene（ML-MXene），或少於5層時稱作薄層MXene（FL-MXene）。由於MXene的表面可以接上官能團，M_n+1X_nT_x（其中T為官能團，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。

製備

可以通過侵蝕MAX相來製備MXene，刻蝕液中通常含有氟離子，如氫氟酸（HF）、氟化氫銨（NH₄HF₂）或鹽酸（HCl）與氟化鋰（LiF）的混合物。例如，在HF水溶液中於室溫腐蝕Ti₃AlC₂，可以選擇性地清除A原子（Al），而碳化物層的表面產生了末端O、OH和（或）F原子。

Ti₄N₃是目前唯一報導已經合成的MXene氮化物材料，和MXene碳化物材料有著不同的製備方法。為合成Ti₄N₃，MAX相的Ti₄AlN₃和共熔氟化物（氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀）需要經過高溫處理。這種方法可以侵蝕鋁，留下多層的Ti₄N₃，再將其浸入四丁基氫氧化銨溶液中超聲，可以分為單層或薄層（few layers）。