揭示层状MAX相到2D MXenes的自发转化
材料科学
2025-05-20 v2 化学物理
摘要
将层状非范德华固体拓扑化学转化为二维（2D）材料涉及具有原子精度的选择性刻蚀反应。这种元素特异、结构敏感的纳米尺度刻蚀迫切需要对机理的深入理解。在此，通过密度泛函理论计算与实验室自建的原位反应监测平台，揭示了MAX相瞬时转化为MXenes的机理。整体刻蚀动力学呈现S形曲线，遵循自加速反应特征，活化能约为60 kJ/mol。有趣的是，该活化能对应于Al通过Ti3C2狭缝的传输。因此，受限层间空间中Al与氢氟酸溶液的反应被认定为速率决定步骤。最后同样重要的是，我们发现A元素与刻蚀剂形成稳定产物的匹配对刻蚀反应至关重要，且由热力学导出的反应能提供了一个简单而有效的描述符用于筛选高效刻蚀剂。
引用
@article{arxiv.2208.03000,
title = {Unveiling the spontaneous conversion of layered MAX phases to 2D MXenes},
author = {Tao Hu and Shihao Zhu and Zhaojin Li and Da Li and Hongyang Liu and Chao Zhang and Xiaohui Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.03000},
year = {2025}
}
备注
The gas volumes presented in Figures 4 and 5 appear to correlate with the extent of material reaction; however, the sample volume and mass data are unavailable