MXene的全景图：一种新型设计策略
材料科学
2025-01-28 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维过渡金属碳化物和氮化物，称为MXene，具有独特的物理和化学性质，使其在能源存储、通信、催化、传感、健康护理等领域具有广泛应用前景。MXene中过渡金属和非金属原子可以呈现不同的配位环境， potentially 导致多种二维相的形成。尽管进行了大量研究并取得了显著进展，但对MXene相多样性及其与层级前体（包括中间MAX相和母体bulk相）之间关系的基本认识仍有限。我们基于第一性原理密度泛函理论进行高通量建模，揭示了广泛的MXene范围并全面评估了其在大化学空间中的相对稳定性。关键在于考虑了具有各种bulk相特征的八面体和三角棱柱配位环境。通过这一全面的MXene结构库，我们发现MXene的相稳定性与其层级3D同类物的相稳定性之间存在密切关联。基于此，我们展示了一种新设计策略，即母体bulk相中的原子配位环境可作为MXene设计的可靠预测器，减少对中间MAX相的依赖。我们的研究显著扩展了MXene的领域，至少翻倍了可能的结构数量。
引用
@article{arxiv.2501.15390,
title = {A Panoramic View of MXenes via a New Design Strategy},
author = {Noah Oyeniran and Oyshee Chowdhury and Chongze Hu and Traian Dumitrica and Panchapakesan Ganesh and Jacek Jakowski and Zhongfang Chen and Raymond R. Unocic and Michael Naguib and Vincent Meunier and Yury Gogotsi and Paul R. C. Kent and Bobby G. Sumpter and Jingsong Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15390},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 5 illustrations (3 figures and 2 tables)