研究人员发现了二维过渡金属碳化物和碳氮化物的新化学

密苏里科技大学的研究人员表示，一项关于二维材料基本化学的新发现，称为 MXenes，将改变研究人员使用它们的方式，并开辟新的应用领域。

MXenes 是构成二维导电材料最大家族之一的陶瓷。它们的导电性使它们成为用于能量存储、传感和光电子学的候选者。根据纳米科学信息门户 Nanowerk 的说法，MXenes 如此有趣的原因在于，这些材料可以想象由数百万种可能的过渡金属(如钼或钛)、碳和氮的排列中的任何一种组成。

在这些无数的潜在安排中，到目前为止只合成了几十个。密苏里科技大学化学副教授 Vadym Mochalin 博士说，这主要是因为对 MXenes 的合成方法数量有限，因为对材料的化学性质缺乏了解。

Mochalin 和密苏里科技大学 Mochalin 小组的化学博士生 Shuohan Huang 第一个记录了 MXenes 在水性环境中反应的气态产物。

“我们的实验结果开辟了二维过渡金属碳化物和碳氮化物化学的新领域，”Mochalin 说。“通过展示 MXenes 的化学与其本体类似物的显着差异，我们为研究人员提供了重要信息，他们现在将以不同的方式设计他们的 MXene 合成、储存和加工策略。”

Mochalin 说，了解 MXenes 如何与水相互作用是其基本化学性质之一。他补充说，在应用中了解这一点很重要，尤其是在材料将暴露于环境的催化和传感方面。

“无机化学教科书教导说，过渡金属碳化物可以持续暴露于水以及酸或碱水溶液中，在环境条件下不会发生反应，并且通常是化学稳定材料的好例子——这对于大块碳化物仍然适用，”黄说. “但自 2011 年 MXenes 面世以来，研究人员已将相同的假设应用于这些碳化物的二维形式，我们现在知道这不再正确。”

研究人员首次使用拉曼光谱和气相色谱分析了 MXene 与水反应中产生的气体成分。他们的研究结果发表在ACS Nano杂志上的一篇题为“通过气体分析了解二维过渡金属碳化物和碳氮化物(MXenes)的化学”的论文。

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