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日前，中科院寧波材料所成功試驗獲得鋁-碳(Al-C)結(jié)構(gòu)單元，這是世界上首次獲得單一物相鋯(Zr)系二維層狀過渡金屬納米片(MXene)材料。據(jù)報道，相關(guān)研究成果日前發(fā)表于德國《應(yīng)用化學(xué)》(《Angewandte Chemie-International Edition》)雜志。
寧波材料所科研人員采用原位反應(yīng)放電等離子燒結(jié)法，經(jīng)選擇性蝕刻法，剝離鍵合較弱、易于水解的鋁-碳(Al-C)結(jié)構(gòu)單元。
據(jù)悉，該材料具有高比表面積、良好的導(dǎo)電和親水性、高彈性模量及高載流子遷移率，在導(dǎo)電材料、功能增強(qiáng)復(fù)合材料、儲能(如鋰離子電池和超級電容器)材料方面有良好應(yīng)用前景。
二維層狀過渡金屬碳化物納米片(MXenes)材料是近年來發(fā)現(xiàn)的一類新型二維材料。
如何搶先合成出具有豐富d電子結(jié)構(gòu)的過渡金屬碳化物材料已成為全世界關(guān)注的焦點。
該所研究人員摒棄傳統(tǒng)方法，通過創(chuàng)新設(shè)計，克服亞層間界面難調(diào)控的問題，首次獲得鉿(Hf)系二維MXene材料。
該材料在鋰電池和鈉電池測試中電流密度為200 mA/g，循環(huán)200次后體積比容量高，有望應(yīng)用于空間飛行器、移動裝備等小型化供能系統(tǒng)。
同時，該所科研人員與香港城市大學(xué)支春義教授合作，獲得了量子點結(jié)構(gòu)的碳化鈦(Ti3C2)型MXene材料。該量子點材料具有很好的熒光特性和生物相容性，有望在無稀土發(fā)光顯示材料和生物標(biāo)記及光熱治療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
專家表示，目前國際上MXene材料研究方興未艾，正逐步成為繼石墨烯、二硫化鉬、黑鱗等二維材料之后新的研究熱點。
業(yè)內(nèi)人士指出，中國科學(xué)家在Zr系和Hf系對應(yīng)MXene材料合成上的突破將有力擴(kuò)展人們對于二維材料認(rèn)識的視野，也對于納米能源器件和光電器件研究提供全新的素材。
