中科院寧波材料所成功試驗(yàn)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(guò)渡金屬納米片(MXene)材料。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于德國(guó)《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(chǔ)能(如鋰離子電池和超級(jí)電容器)材料方面有良好應(yīng)用前景。
二維層狀過(guò)渡金屬碳化物納米片(MXenes)材料是近年來(lái)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(guò)渡金屬碳化物材料已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。該所研究人員摒棄傳統(tǒng)方法，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，克服亞層間界面難調(diào)控的問(wèn)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(cè)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(dòng)裝備等小型化供能系統(tǒng)。
同時(shí)，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(diǎn)結(jié)構(gòu)的碳化鈦(Ti3C2)型MXene材料。該量子點(diǎn)材料具有很好的熒光特性和生物相容性，有望在無(wú)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(guó)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(diǎn)。中國(guó)科學(xué)家在Zr系和Hf系對(duì)應(yīng)MXene材料合成上的突破將有力擴(kuò)展人們對(duì)于二維材料認(rèn)識(shí)的視野，也對(duì)于納米能源器件和光電器件研究提供全新的素材。
