自 2011 年首次合成 MXene 以来,MXene 的安全且可扩展的生产一直是一个重要但难以实现的目标 1 。MXene 是二维纳米材料,通式为 M n+1 X n T z ,其中 M 是早期过渡金属(通常是 Ti、Nb 或 V),X 是碳和/或氮,T z 代表表面终止(例如 -F、-Cl、-OH、-O)。MXene 源自一种称为 MAX 相的母材料,该母材料将 M-X 与来自周期表 13-16 2,3 族的层间 (A) 元素结合在一起。已经合成了 50 多个 MAX 相;但是,只有一些 MAX 相可以通过传统的酸蚀技术剥离成感兴趣的二维 MXene 纳米片。之前的研究大多集中在 Ti 基 MXenes 上。MXene 纳米片可用于储能、催化、EMI 屏蔽、传感器和复合材料 4-10 等一系列应用。高浓度氢氟酸 (HF) 通常用于从 MAX 相中选择性去除 A 层以生产 MXenes。其他方法通常使用盐形成原位 HF 溶液,例如将氟化锂 (LiF) 和盐酸 (HCl) 结合或使用氟化氢铵 (NH 4 )HF 2 1,11 。然而,使用水性氟化物蚀刻剂具有许多固有的风险和挑战。与处理 HF 相关的危害使得 MXene 合成工艺难以扩大到商业水平。酸蚀 MXene 合成路线的另一个缺点是废物管理 12 。此外,传统的 HF 酸蚀技术仅限于少数 MAX 相,因此需要
抽象的2D过渡金属二分裂基化元素(例如具有独特分层结构的MOS 2)在锂离子电池(LIBS)领域受到了极大的关注。但是,低电导率和结构稳定性差会对LIB的速率性能产生不利影响。在此,由水稻样的MOS 2 /c组成的柔性且独立的高性能锂离子电极(MOS 2 /c@ti 3 C 2 t X)组成,设计和证明了MOS 2的较大的层套管距离,含有大米的MOS 2 /C插入式Ti 3 C 2 t x和PVP衍生的碳组成。锂离子电池由于其高能量密度引起了极大的关注。因此,作为锂离子电池的阳极材料,MOS 2 /c@ti 3 c 2 t x在0.05 a g-1时提供了538.5 mAh g-1的高排放能力,并在2 a g-1处的256.7 mAh g-g-1的快速充电 /放电能力为2 a g-g-1,以及在2 a g-1的效果(以及150 cy)150 cyect and cy and cat a and cat a and 1 150 cy。密度功能理论(DFT)计算表明,水稻样的MOS 2 /C结构有利于锂离子的吸附和扩散,并促进了氧化还原反应。MOS 2 /C@Ti 3 C 2 T X结构有望增强高性能锂离子电池的新型2D材料的开发。
图4 A:RT 1 mL Si蒸发后,EpiGr/Bl/4H-SIC(0001)表面的STM(6.5 nm x 6.5 nm)图像。值得注意的是,位于(6x6)bl bump的一个(6x6)BL凸起之一中的Si原子插入引起的额外质量。其表观高度由D中报告的线轮廓(绿线)证明(请参阅红色箭头)。偏置电压0.1 V,反馈电流0.36 Na。图像上显示了比例尺。b:RT 1 ml Si蒸发后的EpiGr/Bl/4H-SIC(0001)表面的STM(12 nm x 12 nm)图像,显示了两个不同尺寸的纳米结构。偏置电压0.17 V,反馈电流0.5 Na。c:在b中成像的区域的2d-fft。虽然微弱,但请注意石墨烯蜂窝晶格的典型六边形模式以及6个斑点的伸长表明存在几个石墨烯晶格参数,这可能是由于Epi-Gr遭受的菌株而导致的菌株。e:较小的纳米结构的变焦在B中的方形白框中,显示了石墨烯网络和红色箭头指示的错位的存在。f。该区域的2d-fft在E中的缩小,显示了石墨烯蜂窝网络典型的六边形模式。在A和B中的STM图像上扫描的所有区域都可以看到石墨烯网络。在SM2C中的线轮廓中报告了该纳米结构的明显高度。
Ni 前驱体采用一步水热法制备(如图 S1† 所示)。首先,将 0.4 g 尿素和 0.58 g NiNO3$6H2O 在 3 mL 乙醇和 37 mL 纯净水的混合物中搅拌 60 分钟。然后,将该溶液和矩形 Ni 泡沫基底转移到高压釜中,以 3 C min-1 的升温速率加热至 180 C,并在 180 C 下保温 18 小时。第三,将产物从高压釜中取出,用超声波清洗 10 分钟,以去除表面的松散产物。然后将 Ni 前驱体和 Na2S 溶液转移到高压釜中,在 120 C 下加热并保温 3 小时,从而制备出 NiS 纳米片。最后,用去离子水清洗所得样品并在 60 C 下干燥以进一步表征。 Ni泡沫上NiS的质量负载约为28mg,面积负载约为3.2cm2,计算得出单位面积质量负载为8.8mg/cm2。
图4A描绘了具有不同BNNS分数的质量化的BNNS@环氧复合板。在用BNN掺杂之前,环氧树脂板看起来是黄色和透明的。然而,掺杂后,颜色变为白色,随着BNNS浓度的增加,板的透明度会降低。也可以推断出BNN均匀分散在整个环氧树脂中,从而导致均匀的复合材料。图4B说明了用于评估BNN@Epoxy复合板的Terahertz辐射屏蔽有效性的实验设置。实验设置由Terasense源组成,该源以100 GHz的频率发出连续波,其输出功率为80 MW,光电传输天线和THZ-B检测器(Gentec-EO)。这些组件由LabView Software(Gentec-eo)无缝协调,以从源头获得有效的数据采集和处理。值得注意的是,发射的辐射通过由BNNS@环氧复合板制成的衰减器,精心设计,以满足实验的特定要求。
用于电催化水分裂的高级材料对于可再生能源研究至关重要。在这项研究中,我们描述了一个两步反应,以制备由Pt纳米颗粒和MOS 2纳米片组成的氢进化反应(她)的电极。形态和结构的特征是多种技术,包括SEM,TEM,XRD和XPS。详细的电化学特征表明,PT纳米颗粒/MOS 2纳米片/碳纤维电极(2.03 w%pt)在其酸性电解质中表现出极好的催化活性,其超电量为5 mV(Vs.她)。估计相应的Tafel斜率为53.6 mV/dec。稳定性通过长期电势周期和扩展电解确认催化剂的特殊耐用性。â2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。
超薄的二维(2D)过渡金属氧化物和氢氧化物(TMO和TMH)纳米片对于由于一组独特的物理和化学性能而产生高性能的储能设备具有吸引力。此类材料的扁平2D结构提供了足够数量的活性吸附中心,并且在几种纳米的订单上,超小的厚度提供了快速电荷传递,从而显着提高了电子电导率。这篇简短的评论总结了基于超薄的2D纳米片的材料合成的最新进展,用于储能应用,包括假能力,锂离子电池和其他可充电设备。该评论还提供了有关各种功率来源基于TMO和TMH的超薄纳米材料合成2D纳米材料的代表性工作的例子。总而言之,本文讨论了可能进一步开发超薄二维过渡金属氧化物和氢氧化物的方法和途径的前景和方向。
通过热液过程和硝化化合物合成的类似饼干的co-vn@c在锂离子电池(LIBS)中具有出色的电化学特性,并且在氧气进化反应(OER)中具有阳极材料和催化剂。具有丰富暴露活性位点的金属CO纳米颗粒在原位均匀地隔离,以便它们强烈地粘附在VN底物上,从而导致加速电荷转移并增强稳定性。复合材料的碳壳充当缓冲层,可减轻体积的膨胀,电池的稳定容量为335.5 mAh g -1后500循环后,以0.5 a g -1循环。以不同的速率进行测试后,电流密度恢复为0.1 a g -1,Co-Vn@C电极的容量返回到588.0 mAh g -1。此外,Co-Vn@C在氧气演化反应中具有出色的电化学催化活性。这项工作阐明了长期的稳定性和高速率的电极材料,用于将来的LIBS开发,该策略为电化学催化的高性能电极材料设计提供了见解。
电化学 (EC) 和光电化学 (PEC) 水分解代表了可再生能源转换和燃料生产的有前途的策略,并且需要设计用于氧析出反应 (OER) 的高效催化剂。在此,我们报告了二维 (2D) 钴基金属有机骨架 (Co-MOF) 纳米片的合成及其对 EC 和 PEC OER 的双功能催化性能。得益于大的表面积和丰富的孤立金属活性位点,Co-MOF 纳米片表现出优异的 OER 活性和稳定性。由于尺寸限制,纳米片高效的电子-空穴产生和分离有助于改善 PEC OER 中的可见光响应。这项研究提出了一种利用 2D MOF 独特的结构和电子特征来设计 EC/PEC 双功能催化剂的新策略。
光谱不活跃、电绝缘和化学惰性是广泛用来描述云母和绿泥石等层状硅酸盐矿物的形容词。本文通过展示来自五种块状云母和绿泥石片岩的液体剥离纳米片的水悬浮液,推翻了上述观点。通过透射电子和 X 射线光电子能谱以及电子衍射确认了纳米片的质量。通过拉曼光谱,可以观察到以前未报告过的尺寸和层相关光谱指纹。当通过紫外可见光谱分析高产悬浮液(≈ 1 mg mL − 1 )时,所有层状硅酸盐的带隙( E g )都从块体的 ≈ 7 eV 窄化到单层的 ≈ 4 eV。不同寻常的是,带隙与纳米片的面积 (A) 成反比,这是通过原子力显微镜测量的。由于未记录的量子限制效应,随着纳米片面积的增加,纳米片的电子特性向半导体行为 (带隙 ≈ 3 eV) 扩展。此外,模拟 X 射线衍射光谱表明,初始带隙变窄的根本原因是晶格弛豫。最后,由于其同构取代离子范围广泛,层状硅酸盐纳米片表现出显著的制氢催化特性。
