二维氮化钛 MXenes 优于碳化 MXenes 的优异结构、弹性和电子性质：一项全面的第一性原理研究
材料科学
2018-07-06 v2
摘要
通过密度泛函理论计算，研究了基于二维（2D）碳化钛/氮化钛的 pristine（Tin+1Cn/Tin+1Nn）和官能化 MXenes（Tin+1CnT2/Tin+1NnT2，T 代表端基：-F、-O 和 -OH，n = 1, 2, 3）的结构、弹性和电子性质。基于碳化物的 MXenes 比基于氮化物的 MXenes 具有更大的晶格常数和单层厚度。Tin+1Nn 的面内杨氏模量大于 Tin+1Cn，而在两个体系中均随单层厚度增加而减小。内聚能计算表明，具有更大单层厚度的 MXenes 具有更好的结构稳定性。吸附能计算暗示 Tin+1Nn 对端基具有更强的附着偏好，这表明基于氮化物的 MXenes 具有更活跃的表面。更重要的是，观察到在 -OH 官能化的碳化物/氮化物基 MXenes 表面外存在近自由电子态，尤其在 Tin+1Nn(OH)2 中，其为电子传输提供了无核散射的近乎完美的传输通道。确定基于氮化物的 MXenes 的整体电导率高于基于碳化物的 MXenes。氮化钛基 MXenes 的优异性质，包括强表面吸附、高弹性常数与杨氏模量以及良好的金属导电性，使其成为催化与储能应用中有前景的材料。
引用
@article{arxiv.1802.06648,
title = {Superior Structural, Elastic and Electronic Properties of 2D Titanium Nitride MXenes Over Carbide MXenes: A Comprehensive First Principles Study},
author = {Ning Zhang and Yu Hong and Sanaz Yazdanparast and Mohsen Asle Zaeem},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.06648},
year = {2018}
}