合金化可以为特定的应用量身定制金属的属性,从而保留或增强主要的元素特征,同时从添加的元素中提供额外的功能。人们发现可以通过一种类似的方法来控制二维过渡金属碳化物,即MXenes的性质。MXenes(Mn+1Xn)有两个组成变异中心:金属(M)和碳/氮(X)中心上的元素取代为MXenes的化学、光学、电子或机械性能提供了有希望的途径。
有鉴于此,美国德雷克塞尔大学Yury Gogotsi系统地研究了M2XTx结构(Ti2-yNbyCTx,Ti2-yVyCTx和V2-yNbyCTx,其中Tx表示表面端接)中基于M位的Ti,Nb或V的三个相互关联的二元固溶体Mxene体系,结果显示,其电子和光学性质随组成而变化。
文章要点
1)三种MXene体系均表现出无限溶解度和金属元素在金属亚晶格中的无规分布。
2)研究发现,在光学上,MXene体系是以非线性方式定制,吸收峰从紫外到近红外波长。而MXenes固溶体的宏观电导率在室温下可控制在3个数量级以上,在10~300 K范围内,则可控制在6个数量级以上。
这项工作极大地提高了迄今为止,所报道的非化学计量MXenes的数量,并为通过M位固溶体控制不同MXenes的物理性质开辟了途径,以及通过M位固溶体可以实现无限数量的组成。
Meikang Han, et al, Tailoring Electronic and Optical Properties of MXenes through Forming Solid Solutions, J. Am. Chem. Soc
DOI: 10.1021/jacs.0c07395
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c07395