Language
Country/Area
No result found
Tiết lộ cấu trúc của MXenes: Tại sao những vật liệu này lại có thiết kế nhiều lớp độc đáo như vậy?
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, MXene là một loại hợp chất vô cơ hai chiều đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học. Chúng chứa cacbua kim loại chuyển tiếp, nitrit hoặc carbonitrit có độ dày nguyên tử. Điểm độc đáo của loại vật liệu này là cấu trúc phân lớp và khả năng chấp nhận nhiều nhóm kết thúc ái lực hydro khác nhau, điều này khiến MXenes thể hiện tiềm năng vô hạn trong nhiều ứng dụng.
Đặc điểm cấu trúc của MXene
Quá trình tổng hợp sơ bộ MXene thường sử dụng quy trình ăn mòn axit hydro florua (HF), khiến nó có hình dạng giống như chiếc quạt gấp, thường được gọi là MXene nhiều lớp (ML-MXene) hoặc MXene vài lớp với số lượng nhỏ của các lớp (FL-MXene). Cấu trúc độc đáo này dẫn đến tương tác tương đối yếu giữa các lớp, cho phép MXenes có các đặc tính có thể điều chỉnh được trong các ứng dụng khác nhau.
MXene sử dụng quy tắc đặt tên Mn+1XnTx, trong đó T đại diện cho một nhóm chức năng, chẳng hạn như O, F, OH và Cl.
Phương pháp tổng hợp MXene
MXene thường được tổng hợp bằng cách khắc chọn lọc phần tử A từ pha MAX. Quá trình này không gây mất mát hoặc thay đổi hiệu suất bất kể thay đổi về kích thước lô. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong quá trình ăn mòn Ti3AlC2 bằng axit hydro florua, sau khi nguyên tố A (Al) được loại bỏ có chọn lọc, bề mặt của lớp cacbua sẽ bị chấm dứt bởi các nguyên tử oxy, hydroxyl và flo.
Các loại MXene khác nhau
MXene hình thành nhiều loại khác nhau tùy theo số lượng lớp và kim loại chuyển tiếp, bao gồm MXene nhị phân, MXene bậc ba và MXene kim loại chuyển tiếp kép. Các cấu trúc khác nhau này tương ứng với các đặc tính vật lý và điện hóa khác nhau, khiến MXene có thể đóng một vai trò trong các thiết bị điện tử. , pin, chất xúc tác và các lĩnh vực khác.
Tùy thuộc vào việc lựa chọn kim loại chuyển tiếp, MXene có thể thể hiện các đặc tính như tính dẫn điện và đặc tính tự phục hồi, khiến chúng trở thành vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng công nghệ khác nhau.
Tính chất quang học và sinh học của MXenes
Nghiên cứu cho thấy các MXene như Ti3C2 và Ti2C hấp thụ ánh sáng trong dải ánh sáng khả kiến và có đặc tính quang nhiệt tuyệt vời. Ngoài ra, các đặc tính sinh học của MXene cũng đã được nghiên cứu rộng rãi và người ta thấy rằng Ti3C2 MXene thể hiện hiệu quả kháng khuẩn tốt đối với nhiều loại vi khuẩn và gây độc chọn lọc đối với tế bào ung thư, cho thấy tiềm năng của nó trong các ứng dụng y sinh.
Các ứng dụng tiềm năng và triển vọng
MXene đã cho thấy tiềm năng ứng dụng của mình trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ bao gồm các ứng dụng lưu trữ năng lượng như pin lithium-ion và siêu tụ điện, cũng như lọc nước và cảm biến khí. Thiết kế nhiều lớp độc đáo của nó không chỉ làm phong phú thêm các tính chất vật lý và hóa học của MXenes mà còn mang lại sự linh hoạt hơn cho các nhu cầu kỹ thuật khác nhau.
“MXenes có tiềm năng ứng dụng vô tận và có thể trở thành vật liệu cải tiến cho năng lượng bền vững và công nghệ thân thiện với môi trường trong tương lai.”
Nhìn về tương lai
Mặc dù tiềm năng của MXenes trong lĩnh vực khoa học vật liệu đã được nhiều bên xác nhận, nhưng làm thế nào để tận dụng tối đa các đặc tính của vật liệu này trong các ứng dụng thực tế vẫn là một thách thức hiện nay. Với việc không ngừng nghiên cứu và khám phá khoa học, MXenes sẽ mang đến những bất ngờ gì trong tương lai?
