Mxenes an der Grenze der 2D -Materialwelt

Yury Gogotsi Department of Materials Science and Engineering sowie AJ ​​Drexel Nanomaterialien Institute, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA E-Mail: gogotsi@drexel.edu

Zusammenfassung: Die Familie von 2D -Übergangsmetallcarbiden und Nitriden (Mxenes) hat sich seit der Entdeckung von TI3C2 im Jahr 2011 rasch erweitert [1]. Ungefähr 30 verschiedene Mxene wurden synthetisiert, und die Struktur und Eigenschaften zahlreicher anderer Mxene wurden unter Verwendung der Berechnungen der Dichtefunktionstheorie (DFT) vorhergesagt [2]. Darüber hinaus bieten die Verfügbarkeit solider Lösungen an M- und X-Stellen, die Kontrolle der Oberflächenabschlüsse und die Entdeckung geordneter Double-M-Mxenes (z. B. Mo2TIC2) das Potenzial für die Synthese von Dutzenden neuer unterschiedlicher Strukturen. Diese Präsentation beschreibt die hochmoderne in der Synthese von Mxenen. Die Delaminierung in einschichtige 2D-Flocken und die Montage in Filme und 3D-Strukturen sowie deren Eigenschaften werden diskutiert. Synthese-Struktur-Properties-Beziehungen von Mxenen werden am Beispiel von TI3C2 und kürzlich entwickelten MXenen behandelt. Die vielseitige Chemie der MXene -Familie macht ihre Eigenschaften für eine Vielzahl von Anwendungen einstellbar [3]. Es wurde gezeigt, dass Sauerstoff- oder Hydroxyl-terminierte Menes wie TI3C2O2 redox-fähige Übergangsmetalleschichten auf der Oberfläche haben und eine Kombination aus hoher elektronischer Leitfähigkeit mit Hydrophilie sowie schnellem Ionentransport bieten [4]. Dies macht unter anderem die materielle Familie, die Kandidaten für die Energiespeicherung und die damit verbundenen elektrochemischen Anwendungen verspricht [5], aber Anwendungen in Plasmonik, Elektrokatalyse, Biosensoren, Wasserreinigung/Entsalzung und anderen Feldern sind gleichermaßen aufregend. Insbesondere elektromagnetische Abschirm- und Antennenanwendungen von Mxenen werden angesprochen

Referenzen: [1] M. Naguib et al., Zweidimensionale Nanokristalle, die durch Peeling von Ti3alc2, Advanced Materials, 23, 4248 (2011) produziert werden. [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, Topochemische Synthese von 2D -Materialien, Chemical Society Reviews, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. Gogotsi, 2d Metallcarbide und Nitride (Mxenes) zur Energiespeicherung, Nature Reviews Materialien, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, elektronische und optische Eigenschaften von 2D -Übergangsmetallcarbiden und Nitriden (Mxenes), Advanced Materials, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang et al., Lösungsmittel Einfluss auf die Ladungspeicherung in Titancarbid -Mxen, Naturenergie, 4, 241–248 (2019). Biographie: Dr. Yury Gogotsi ist angesehener Universitätsprofessor und Charles T. und Ruth M. Bach Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen an der Drexel University. Er ist auch Direktor des AJ Drexel Nanomaterials Institute. Er erhielt seine MS (1984) und PhD (1986) von Kiew Polytechnic und einen DSC -Abschluss von der ukrainischen Akademie der Wissenschaften im Jahr 1995. Seine Forschungsgruppe arbeitet an 2D -Carbiden, nanostrukturierten Kohlenstoffen und anderen Nanomaterialien für Energie, Wasser und biomedizinische Anwendungen. Er wird als hoch zitierter Forscher und Zitate von Thomson Reuters/Clarivate Analytics (H-Index über 100) anerkannt. Er erhielt zahlreiche Auszeichnungen für seine Forschungsergebnisse, darunter den European Carbon Association Award, den S. Somiya Award der International Union of Materials Research Societies, der Nano Energy Award des International Nanotechnology Prize (Rusnanoprize), R & D 100 Award vom R & D Magazine (zweimal) . Er wurde zum Fellow der American Association for Advancement of Science (AAAS), der Materials Research Society, der American Ceramic Society, der Electrochemical Society, der International Society of Electrochemistry, der Royal Society of Chemistry, der Nanosmat Society sowie der Akademiker der Welt gewählt Akademie der Keramik und Fellow der Europäischen Akademie der Wissenschaften. Er war auch Mitglied des MRS -Verwaltungsrates und fungiert als Associate Editor von ACS Nano