人们对二维(2D)材料进行了广泛的研究,包括石墨烯和六方氮化硼,因为当一个维度变得非常小时,会出现不寻常的特性。 MXenes 是由几个原子厚的无机过渡金属碳化物和氮化物层组成的材料家族,通过选择性蚀刻制备。通过对三元原子层MAB相(Mn+1AlB2n和M4AlB4,其中n=1到3)的选择性蚀刻,来获得基于硼的2D材料,称为MBenes。然而,由于硼化物相的反应性质以及母体材料倾向于溶解而不是选择性蚀刻,因此尝试制造类似的硼化物材料一直具有挑战性。
有鉴于此,瑞典林雪平大学的Johanna Rosen教授和Jie Zhou等人,通过在氢氟酸水溶液中选择性蚀刻,以单层二维硼化钼薄片的形式合成具有有序金属空位的硼化物薄片(boridene或MBene),为研究提供了新的材料家族。
本文要点
1)首先,从理论上预测了15个具有面内化学排序的四元层状硼化物相,通式为(M´2/3M´´1/3)2AlB2,将其称为i-MAB相。
2)通过在浓氢氟酸水溶液中选择性刻蚀层状i-MAB相(Mo2/3Y1/3)2AlB2,制备了具有有序金属空位的二维过渡金属硼化物Mo4/3B2-xTz。与母相相比,这种二维硼化物略微缺B,x 可高达~0.5。
3)这种二维材料可以选择性地以多层形式制备,如胶体悬浮液中的分层单层片或无添加剂的过滤膜。另外,这种选择性刻蚀的方法也可以通过(Mo2/3Sc1/3)2AlB2来制备相同二维硼化物。
总之,层状硼化物的合成将在催化、能源、磁性等方面的带来新的研究方向。
参考文献:
Jie Zhou et al. Boridene: Two-dimensional Mo4/3B2-x with ordered metal vacancies obtained by chemical exfoliation. Science, 2021.
DOI: 10.1126/science.abf6239
http://doi.org/10.1126/science.abf6239