研究透视:Science-新型二维材料MXenes

小编 2024-12-20

二维过渡金属碳化物/氮化物transition-metal carbides and nitrides (MXenes)是一大类研究用于各种应用的前沿新材料，特别是在能量存储领域。过渡金属碳化物/氮化物Mxenes，通常是基于蚀刻层状三元化合物（称为Max相）合成制备。

今日，美国芝加哥大学（The University of Chicago）Di Wang，Dmitri V. Talapin等，在Science上发文，报道了一种用于可扩展和原子经济制备Mxenes（包括尚未从Max相合成的化合物）的直接合成路线，这主要基于金属和金属卤化物与石墨、甲烷或氮气的化学合成反应。

MXene carpets的化学气相沉积生长，并弯曲和释放形成的复杂球晶状形貌暴露成新鲜表面，以用于进一步反应。在锂离子插层lithium-ion intercalation方面，直接合成MXenes表现出优异的储能能力。

Direct synthesis and chemical vapor deposition of 2D carbide and nitride MXenes。

二维碳化物/氮化物Mxenes直接合成和化学气相沉积。

图1 直接合成directly synthesized，DS-Ti2CCl2过渡金属碳化物/氮化物transition-metal carbides and nitrides，MXene直接合成与表征。

图2 过渡金属碳化物/氮化物Mxenes的化学气相沉积chemical vapor deposition，CVD生长。

图3 化学气相沉积CVD-Ti2CCl2形貌。

图4. Ti2CCl2 Mxenes电化学储能性能。

在能量存储和电子学中，二维过渡金属碳化物/氮化物transition-metal carbides and nitrides (MXenes)有几大潜在应用。MXenes通常制备，是基于严苛的蚀刻步骤中的分层母体化合物（Max相）而制成。

该项研究，利用化学气相沉积合成了最广泛使用的Mxenes材料之一，即Ti2CCl2，以及无需从Max相获得Mxenes。在钛金属表面上，甲烷和四氯化钛合成反应，会使得Ti2CCl2片垂直于金属表面生长。在某些生长条件下，Mxenes片层可以从表面断裂形成囊泡vesicles形貌。

公司简介

广州佳途科技股份有限公司是一家专注于高难度小分子药物化学合成-放大生产的国家高新技术企业，现有员工超过180人，技术人员占比72%。基于多年小分子药物合成经验及技术积累，公司构建了硝化/氢化/超低温特殊反应技术平台、新分子设计合成技术平台、微通道连续反应生产应用平台，为客户提供专业的化合物合成CRO/CDMO服务。

资质荣誉

国家高新技术企业、国家标准样品专家咨询委员会委员、中国科技创新先进单位、广东省守合同重信用企业、广州市专精特新中小企业。

高新技术企业证书

核心技术

硝化反应技术:
1.硝化剂筛选:针对不同的反应底物活性选择合适的硝化剂;
2.硝化方法筛选:从安全和操作方面筛选与反应底物匹配的硝化方法;
3.硝化工艺优化:通过平行反应筛选最佳的反应温度、体积、滴加速度等，以获得最优工艺;
4.反应安全性评估:对需要工业化生产的反应进行安全性评估，确保安全生产;
5.流体化学反应装置:通过流体化学反应技术，筛选适合的工艺，提高反应的安全性。
氢化反应技术:
1.催化剂筛选:筛选适合反应底物的催化剂;
2.氢化工艺优化:针对性的优化工艺，以达到成本低，绿色环保的目的;
3.反应安全性评估:选择合适的反应温度和压力，达到安全生产的目的。
超低温反应技术:
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2.工艺优化:通过平行反应筛选最佳的反应温度、体积、滴加速度等，以获得最优工艺;
3.操作安全性评估:对反应各环节严格把控，确保安全;
4.反应装置:实验室配备50L超低温反应釜和液氨罐，可满足-100℃-200℃反应。