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    合肥研究院在宏觀尺寸MXene二維材料制備方面取得進展

    2020-03-06 合肥物質科學研究院
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      近期,中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料研究室科研人員采用自上而下的濕化學法,成功制備了宏觀尺寸V4C3Tx MXene二維材料。相關研究成果以Achieving Macroscopic V4C3Tx MXeneby Selectively Etching Al from V4AlC3 Single Crystals 為題發表在美國化學學會期刊Inorganic Chemistry上。
      MXene通過化學刻蝕MAX相化合物(Mn+1AXnM為前過渡金屬;A為主族元素;XCN元素;n = 1, 2, 3)中的“A”元素而制得的一類新型二維層狀材料。MXene由于具有豐富的物理和化學性質,不僅在電化學能量存儲、電磁屏蔽、傳感器、光/電催化等領域展現出極大的應用前景,而且在電子和光子器件方面(例如肖特基二極管、光電探測器、透明導電、電子接觸材料等)也表現出優異的性能。然而,由于MXene材料通常是通過化學刻蝕MAX相化合物的多晶粉末(尺寸小于38微米)而得,因此目前所得MXene材料的尺寸為微米級甚至更小,這就限制了其在電子和光子器件上的應用。如何獲得較大尺寸甚至具有宏觀尺寸的二維MXene材料,成為目前亟需解決的問題。

      為此,科研人員采用高溫助溶劑法生長了高品質毫米級 V4AlC3單晶,在室溫條件下利用氫氟酸有選擇性地刻蝕掉MAX V4AlC3單晶的Al層,成功制備了宏觀尺寸V4C3Tx MXene二維材料(如圖1所示)。該工作的開展不僅為V4C3Tx MXene本征光/電性質測試提供了材料基礎,而且為其它種類大尺寸MXene的制備提供了借鑒,也為MXene材料在電子和光子器件中的實際應用提供了可能性。

      本項研究工作得到國家自然科學基金和固體所所長基金的支持。

      文章鏈接

    氫氟酸刻蝕V4AlC3單晶(左圖)V4C3Tx MXene(右圖) V4AlC3晶體結構示意圖中圖)。

    打印 責任編輯:葉瑞優

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