杨树斌AM：过渡金属碳化物 (MXenes) 的高熵原子层
Nanoyu
2021-08-08
高熵材料 (HEM) 由于其多样化的成分以及意想不到的物理和化学特性而具有巨大的能量存储和转换应用潜力。然而，具有完全暴露活性位点的高熵原子层的的相很容易分离，因此很难合成。
近日，北京航空航天大学杨树斌报道了通过选择性蚀刻新型 HE-MAX (Ti1/5V1/5Zr1/5Nb1/5Ta1/5)2AlC，成功制备了一种过渡金属碳化物的高熵结晶原子层，其中五种过渡金属物种通过其固溶特性均匀地组成一块MX板条。
文章要点
1）由于具有较高的摩尔构型熵和较低的吉布斯自由能，五种尺寸相容且不熔化的过渡金属元素使Mxene原子层高度稳定。
2）由此产生的高熵MXene原子层表现出明显的晶格畸变，从而导致高机械应变。进而可以有效地引导锂的形核和均匀生长行为，使锂在HE-MXene层上无枝晶生长。实现了循环稳定性高达1200 h、深镀锂/剥离水平高达20 mAh cm−2的无枝晶锂负极。
3）研究人员通过选择性刻蚀高熵MAX相合成过渡金属碳化物高熵原子层开辟了一条诱人的途径。得益于高熵MAX相组成的多样性，有望设计一系列原子薄的HEMs，从而极大地扩展了2D材料的家族。
这项研究为制备一类具有独特物理化学特性的新型原子薄HEMs提供了新的思路，在催化、储能、电磁屏蔽和超导等领域具有广阔的应用前景。
参考文献
Zhiguo Du, et al, High-Entropy Atomic Layers of Transition-Metal Carbides (MXenes), Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202101473
https://doi.org/10.1002/adma.202101473