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MXenes有哪些基本属性呢?

文章来源:北科新材 浏览次数:26时间:2020-08-10 QQ学术交流群:1092348845

MXenes的基本属性

1.表面官能团

MXenes的表面官能团不仅影响电化学性能,还影响电子特性(包括能带结构,功函数)和光学性质。尽管尚未发现精确控制表面官能团种类的方法,但这些表面官能团高度依赖于合成路线和合成后处理。

Ti3C2Tx形貌表征(a)HF路线Ti3C2Tx的扫描电子显微镜(SEM)图像,其具有手风琴状结构;

(b)HCl-LiF路线Ti3C2Tx的扫描电子显微镜(SEM)图像,具有更紧凑的结构;

(c)多层Ti3C2Tx的高角度环形暗场(HAADF)图像,源自同一Ti3C2TxMAX相的相邻两个Ti3C2Tx单层的ABAB堆叠;

(d)与HAADF结合的环形亮场(ABF)图像,揭示Ti3C2Tx的表面官能团;

(e)所提出的Ti3C2Tx原子结构的示意图,其中表面官能团位于三个相邻碳原子的中空位置,产生原子层的ABCABC堆叠;

(f)分层Ti3C2Tx纳米片的环形暗场扫描透射电子显微镜图像(ADF-STEM)。

2. 能带结构

已经进行了许多理论研究,以确定MXenes系列的电子能带结构和特性。大多数的MXenes具有金属/半金属带结构,而一些MXene系统是半导体的。

半导体M2CT2 MXene系统的能带结构 

过渡金属元素和表面官能团显著影响着影响MXenes的电子能带结构。

3.功函数

位于MXenes表面的官能团与功函数直接相关,这对电子设备应用至关重要。OH-端基的MXenes往往具有超低功函数,而其他官能团总是会产生大的功函数。

MXenes计算的功函数

(a)Sc和Pt始端和终端MXenes的计算功函数的比较;

(b)OH-和F-官能化MXenes与O-官能化MXenes的函数;

(c)表面官能化引起MXenes与表面偶极矩的函数;

(d)Hf2C(OH)2的电子定位功能(ELF)等高线图显示了MXene外的NFE状态;

(e)与石墨烯,MoS2和BN 相比,相对费米能级(Ef)的最低NFE状态的能量位置是MXenes的功函数的函数。实线是真空状态。


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