MAX相剥离为MXene可行性的深入认识
材料科学
2018-07-18 v3
摘要
将MAX相化学剥离为二维（2D）MXene可视为新型2D体系合成中的重大突破。为深入理解MAX相的剥离可能性并甄别哪些MAX相是成功剥离为2D MXene的有望候选，我们进行了广泛的电子结构与声子计算，并对82种不同实验合成的晶态MAX相确定了其从MAX相到MXene的力常数、键强与静态剥离能。我们的结果显示力常数与键强之间存在明确关联。当“A”原子由邻近原子贡献的总力常数较小时，剥离能变小，从而使剥离更容易。我们提出了37种可成功剥离为2D TiC、TiC、TiC、TiC、TiN、ZrC、HfC、VC、VC、VC、NbC、NbC、TaC、TaC、CrC、CrN与MoC MXene的MAX相。此外，我们探究了电荷注入对MAX相的影响。我们发现注入的电荷（电子与空穴）主要由过渡金属接收。这是由于MAX相的电子特性：费米能级附近的态主要由过渡金属的轨道主导。对于带负电的MAX相，注入的电子导致结构膨胀以及沿轴的键距拉长，从而削弱结合。另一方面，对于带正电的MAX相，键变得更短且更强。因此，我们预测通过电化学或门控技术进行的电子注入可显著促进MAX相剥离为2D MXene的可能性。
引用
@article{arxiv.1803.00692,
title = {Insights into exfoliation possibility of MAX phases to MXenes},
author = {Mohammad Khazaei and Ahmad Ranjbar and Keivan Esfarjani and Dimitri Bogdanovski and Richard Dronskowski and Seiji Yunoki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.00692},
year = {2018}
}