ALTIN 488,66
DOLAR 8,6580
EURO 10,1795
BIST 1.419
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Sağanak Yağışlı

Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji

15.07.2020
449
Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji

İki boyutlu (2-D) geçiş metali karbürlerindeki yüzey fonksiyonel grupları, geniş bir MXene sınıfı sınıfını kolaylaştırmak için çok yönlü kimyasal dönüşümlere uğrayabilir.

Bilim ile ilgili yeni bir raporda Vladislav Kamysbayev ve James Franck Enstitüsü, Chicago Üniversitesi ve ABD’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda kimya, fizik ve nano ölçekli malzemelerden oluşan bir bilim adamı ekibi MXenleri sentezlemek için genel bir strateji geliştirdi. Metodu kullanarak, erimiş inorganik tuzlar içindeki ikame ve eliminasyon reaksiyonları yoluyla yüzey gruplarını kurdular ve çıkardılar. Ekip, MXenleri oksijen (O), imidogen (NH), kükürt (S), klor (Cl), selenyum (Se), bromür (Br) ve tellür (Te) yüzey sonlandırmalarıyla başarıyla sentezledi. Ayrıca, yüzey sonlandırması olmayan, farklı yapıları ve elektronik özellikleri olan çıplak MXenler tasarladılar ve geliştirdiler. Yüzey grupları ayrıca yüzey grubuna bağlı süperiletkenlik sergilemek için MXene kafesindeki atomlar arası mesafeleri de kontrol edebilir.

Bilim adamları, süper kapasitörler , piller , elektromanyetik parazit koruması ve kompozitlerdeki uygulamalar için MXenler üzerinde çalışmışlardır. Substratlar tipik olarak, M’nin geçiş metali anlamına geldiği, X’in karbon veya azotu temsil ettiği, alüminyum (Al), galyum (Ga), silikon (Si) içerebilen ana grup elemanını A seçmeli olarak aşındırarak karşılık gelen MAX fazlarından sentezlenebilir. ) ve diğer öğeler. Araştırmacılar genellikle MXenleri, genellikle Tx olarak gösterilen florür (F), oksijen (O) ve hidroksit (OH) fonksiyonel gruplarının bir karışımıyla yapan sulu hidrojen florür (HF) çözeltilerinde dağlama yaparlar. Fonksiyonel gruplar ayrıca, grafen ve geçiş dikhalgenleri gibi diğer 2-D malzemelerin yüzeylerinden farklı olarak kimyasal olarak modifiye edilebilir . Önceki araştırmalar, farklı yüzey gruplarına sahip MXenlerin seçici olarak sonlandırılmasının ayarlanabilir çalışma fonksiyonları ve 2-D ferromanyetizma gibi dikkate değer özelliklere yol açabileceğini göstermiştir. Substratın kovalent fonksiyonelleştirilmesi, 2 boyutlu fonksiyonel malzemeleri rasyonel olarak oluşturmak için yeni yönlerin ortaya çıkmasına yol açacaktır.

Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji 1
Çok katmanlı Ti3C2Tn MXenlerin delaminasyonu. (A) Delaminasyon sürecinin şeması. (B) Tyndall etkisi sergileyen NMF içinde Ti3C2Tn MXenlerin (T = Cl, S, NH) stabil koloidal çözeltilerinin fotoğrafları. (C) Tiloidal bir çözeltiden bırakılan Ti3C2Cl2 MXen pullarının TEM görüntüsü. (Ankastre) Vurgulanan bölgenin hızlı Fourier dönüşümü, her bir pulun kristalliğini ve altıgen simetrisini gösterir. (D) Çok katmanlı MXen ve delamine edilmiş pulların cam bir substrat üzerine dökülmüş bir filmde XRD modelleri. Kredi bilgileri: Science Advances, doi: 10.1126 / science.aba8311

Bilim adamları laboratuardaki erimiş tuzlarda MAX fazlarını aşındırarak, yeni MXenleri sentezlemek için istenmeyen oksidasyon ve hidroliz reaksiyonlarını ortadan kaldırdı. Kamysbayev ve diğerleri, yüksek çözünürlüklü tarama transmisyon elektron mikroskobu (STEM), Raman spektroskopisi ve X-ışını yöntemlerinin bir kombinasyonu kullanılarak örnekleri karakterize etmiştir. Klorür (Cl ) ve bromür (Br ) ile sonlandırılmış MXenlerin yeni tip yüzey reaksiyonlarına nasıl etkili bir şekilde katılabileceğini gösterdiler. İşlem, MXene malzemelerinin yüzey kimyası, yapısı ve özellikleri üzerinde benzeri görülmemiş bir kontrole izin verdi. Kararsız (değiştirilmesi kolay) yüzey bağı olan klorür ve bromür bazlı MXenler, ilave kimyasal dönüşümler için çok yönlü synthons olarak işlev gördü. MXene yüzey değişim reaksiyonları 300 sıcaklık gerektiriyordu geleneksel çözücülerle elde edilmesi zor olan santigrat ila 600 santigrat derece. Ekip bu nedenle eşsiz yüksek sıcaklık stabilitesi ve yüksek çözünürlüğe sahip çözücülerde erimiş alkali metal halidleri kullandı. Örneğin, sezyum bromür, potasyum bromür veya lityum bromür (CsBr / KBr / LiBr) gibi alkali halojenürler içinde dağılmış Ti3C2Br2 gibi halojenli MXenler, dilityum tellür (Li2 Te) ve lityum sülfit (Li2) ile reaksiyona girebilir S) tellür veya sülfit bazlı bir grupla MXenler oluşturmak.

Kamysbayev ve diğerleri, daha sonra benzer kovalent yüzey modifikasyonlarına dayanarak Ti2 CCl2, Ti2 CBr2 ve Nb2 CCl2 (kısaca klorür-MXenler ve bromür-MXenler olarak gösterilir) sentezlendi. Dönüşümün tüm aşamalarında bozulmamış 2 boyutlu levhaları göstermek için MXenler üzerinde yüzey değişim reaksiyonları gerçekleştirdiler. Örneğin, bromür-MXenlerin lityum hidrit ile 300 santigrat derecede reaksiyonları sırasında, ekip boş yerlere sahip çıplak MXenler üretti ve işlemi hidrit gruplarının indirgeyici bir eliminasyonu olarak tarif etti. Katıların kimyasal dönüşümleri, katı hal bileşiklerinin sentezlenme kapsamını ciddi şekilde sınırlamak için tipik olarak yavaş difüzyonla engellenir, bu nedenle yığılmış MXenlerde yüzey gruplarının tamamen değiştirilmesi, kinetik olarak hantal bir işlemdi.

Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji 2
Yüzey grupları, MXene kafesinde devasa zorlanmaya neden olabilir. (A) Ti2CTn MXenlerindeki (T = S, Cl, Se, Br ve Te) atomik çift dağılım fonksiyonlarının küçük r bölgesi, G (r) tarafından incelenen lokal atomlararası mesafeler Dikey çizgiler, toz XRD desenlerinin (kesik çizgiler) ve EXAFS analizinin (kesik çizgiler) Rietveld arıtmasından elde edilen Ti-C, Ti-T bağ uzunluklarını ve Ti-Ti1 ve TiTi2 interatomik mesafeleri gösterir. (B) Rietveld arıtımından elde edilen Ti2CTn MXenlerin (T = S, Cl, Se, Br) birim hücreleri. (C) Ti2CTn ve Ti3C2Tn MXenler için düzlem içi kafes sabitinin a [(A) ‘da Ti-Ti2 mesafesine eşdeğer]’ in yüzey grubunun (Tn) kimyasal doğasına bağımlılığı. (D) Ti2CTe MXenin önerilen birim hücresi. (E) Yüzey grupları tarafından uyarılan Ti3C2Tn MXene kafesinin çift eksenli gerilmesi. Düzlem içi (ε ||) ve düzlem dışı (ε⊥) suş bileşenleri, aTiC = 4.32 Å ile yığın kübik TiC kafesine göre değerlendirilir. Kredi bilgileri: Science Advances, doi: 10.1126 / science.aba8311

Malzeme reaktivitesini anlamak için, bilim adamları Ti 3 C2Cl2 tabakaları kullanarak yüzey değişim reaksiyonlarının evrimini izlediler. MXene tabakalarının erimiş tuzlarda çözülmesi, MXene yüzeylerinin steril olarak erişilebilir olmasını sağlamak için iyonların difüzyonuna büyük ölçüde yardımcı oldu. Van der Waals (vdW) yarıçapları ve malzemedeki yüzey atomlarının paketleme yoğunluğu a ile gösterilen kafes sabiti üzerinde büyük bir etkiye sahipti. Çalışma, MXenlerin bileşiminin ve yapısının daha önce benzeri görülmemiş çok yönlülükle nasıl tasarlanabileceğini gösterdi; MXenlerin kimyasal işlevselliği, malzemelerin neredeyse her özelliğini etkiledi ve MXenes’te elektronik ulaşımın doğasını etkiledi. 30 K sıcaklığın üzerinde, MAX fazı ve MXene numuneleri, numunenin soğutulması üzerine azalan benzer özgül direnç gösterdi. Ekip, sıcaklık bağımlılığını iletkenlik ve metalik bir durumla ilişkilendirdi.

Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji 3
Nb2CTn MXenlerde elektronik taşıma ve süperiletkenlik. (A) Nb2AlC MAX fazı ve Nb2CCl2 MXene’nin soğuk preslenmiş peletleri için sıcaklığa bağlı direnç. (Ankastre) Nb2CCl2 MXenin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak manyetik duyarlılığı. FC ve ZFC sırasıyla alan soğutmalı ve sıfır alan soğutmalı ölçümlere karşılık gelir. (B) Nb2CTn MXenes’in soğuk preslenmiş peletleri için sıcaklığa bağlı direnç. (Ankastre) Nb2CS2 MXene’nin soğuk preslenmiş peletleri için farklı uygulanan manyetik alanlarda (0 ila 8 T) sıcaklığın bir fonksiyonu olarak direnç. Kredi bilgileri: Science Advances, doi: 10.1126 / science.aba8311
Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji 4
Ti3C2Cl2 MXenin Yapısı. (A) Ti3C2Cl2 MXenin yapısı, iki kafes parametresi ile P63 / mmc uzay grubu kullanılarak yaklaşıklaştırılabilir: düzlem içi, a ve düzlem dışı, c. Deneysel XRD paternleri (Cu Ka, yansıma, siyah eğri), Le Bail (kırmızı eğri) ve (B) Ti3C2Cl2 MXenin (C) Ti3AlC2 MAX fazından türetilen ilgili kalıntıları (turuncu eğriler) uyarlanır. Başarılı MXene sentezi görüntülenebilir (0002) ve (112̅0) piklerinin üst MAX fazına göre daha düşük açılara kayması. Doğrudan uzayda bu değişiklikler hem a hem de c kafes parametrelerinin artmasıyla yansıtılır. Başlangıç ​​Ti3AlC2 MAX fazı, nihai MXene ürününe yayılan az miktarda dökme fcc-TiCx (Fm-3m uzay grubu) safsızlığı içerir. (D) Atom sütunu Ti3C2Cl2 MXenin HAADF görüntüsünü çözdü. Elektron ışını [21̅1̅0] bölge eksenine paraleldir. (E) Ti Ka ve Cl Ka’yı kullanarak Ti3C2Cl2 MXenin EDX elementer taramaları, her bir Ti3C2 tabakasında Cl yüzey gruplarının varlığını gösterir. Düşük Z kontrastları nedeniyle C atomları gözlemlenemedi. Kredi bilgileri: Science Advances, doi: 10.1126 / science.aba8311

Kamysbayev ve diğ. malzemedeki süperiletken geçişi göstermek için 6.0 K kritik sıcaklıkta keskin bir direnç direncine dikkat çekti. Karşılaştırmalı olarak, geleneksel dağlama yolu (sulu HF içinde) ile hazırlanan oksijen, hidroksit ve florür bazlı MXenler, süper iletkenlik sergilemeden iki büyüklükte daha yüksek direnç göstermişlerdir. Okso-terminli MXenler en yüksek özdirenç gösterirken, seleno-terminli MXen en düşük özdirenç göstermiştir. Bu şekilde, yüzey grupları sadece izleyici değil, eksenli gerilme, fonon frekansları ve malzemedeki elektron-fonon bağlantısının gücünü etkileyen MXene süperiletkenliğine aktif katkıda bulunmuştur. MXene değişim reaksiyonları, genellikle sentez sonrası modifikasyonu zor kabul edilen katıların geleneksel görüşüne karşı heyecan verici bir karşı örneği temsil eder. Kapsamlı karakterizasyon çalışmaları kullanarak, Vladislav Kamysbayev ve arkadaşları genişletilmiş bir MXene yığını içindeki kimyasal bağların geniş bir fonksiyonel malzeme sınıfı oluşturmak için rasyonel olarak nasıl tasarlanabileceğini gösterdiler.

Kondansatörler, piller ve kompozitlerde kullanılan 2-in inorganik malzemeleri sentezlemek için yeni bir strateji 5

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.