[科普中國]-MXene

MXene是一種二維材料。MXene是美國德雷賽爾大學(xué)的研究成果，與傳統(tǒng)電池不同，該材料為離子的運(yùn)動(dòng)提供了更多的通道，大幅提高了離子運(yùn)動(dòng)的速度。

簡介MXene是材料科學(xué)中的一類二維無機(jī)化合物。這些材料由幾個(gè)原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構(gòu)成。它最初于2011年報(bào)道，由于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(dǎo)電性。1

外形特征從形態(tài)上來看，MXene就像是金屬氧化物中間被壓扁的水凝膠，它導(dǎo)電性能很強(qiáng)，完全可以替代電線中的銅和鋁，這樣一來離子移動(dòng)時(shí)阻力會小很多。2

研究意義MXene這項(xiàng)技術(shù)突破的意義不僅在于縮短手機(jī)充電時(shí)間。該研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人高果其教授相信，MXene在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用還可擴(kuò)展電動(dòng)車上，推動(dòng)此類車輛的普及。1

結(jié)構(gòu)通過HF蝕刻制備的合成的MXene具有類似手風(fēng)琴形態(tài)，它們是多層MXene（ML-MXene），或少于5層時(shí)稱作薄層MXene（FL-MXene）。由于MXene的表面可以接上官能團(tuán)，Mn+1XnTx（其中T為官能團(tuán)，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。1

制備可以通過侵蝕MAX相來制備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水溶液中于室溫腐蝕Ti3AlC2，可以選擇性地清除A原子（Al），而碳化物層的表面產(chǎn)生了末端O、OH和（或）F原子。

Ti4N3是目前唯一報(bào)道已經(jīng)合成的MXene氮化物材料，和MXene碳化物材料有著不同的制備方法。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(jīng)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）。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黃倫先 - 副教授 - 西南大學(xué)