他,于1980年生于安徽歙县,2001年取得中国地质大学学士学位,2004年取得上海交通大学硕士学位,同年赴德国马普高分子研讨所进修,2008年获博士学位。德国德累斯顿工业大学首席教授、
他,年仅39岁便成功中选欧洲科学院院士(2019年),2021年中选德国工程院院士,2024年中选德国科学院Leopoldina化学部院士,也是最年青的“三院”院士之一。截止现在宣布700多篇学术论文,他引超越10万次,H指数为165。
详细而言,研讨人员展现了经过助熔剂辅佐共晶熔融蚀刻法组成具有三原子层硼酸盐多阴离子终端(OBO终端)的MXenes。在组成过程中,路易斯酸盐充任蚀刻剂以取得MXene主链,而硼砂发生BO 2 −物质,以O–B–O装备掩盖MXene外表。与具有部分电荷传输的传统氯/氧终端Nb 2C比较,OBO终端Nb 2C具有Drude模型描绘的能带传输,在直流极限下电导率提高了15倍,电荷迁移率提高了10倍。这种改变归因于外表有序化,可有用缓解电荷载流子反向散射和捕获。此外,OBO终端为Ti 3C 2 MXene供给了很多丰厚的Li +载点,以此来完成了420 mAh g-1的大电荷存储容量。研讨结果说明晰MXene中杂乱终端装备的潜力及其在(光)电子和储能方面的运用。
OBO封端MXene的组成触及助熔剂辅佐共晶熔融蚀刻办法。该办法将路易斯酸性蚀刻剂CuCl 2与硼砂(Na 2B 4O 7·10H 2O)结合在一起,硼砂作为硼酸根阴离子的来历。详细而言,蚀刻工艺详细包含:(1)CuCl2蚀刻:CuCl 2挑选性地去除Ti 3AlC 2上的铝层,然后构成Ti 3C 2。(2)硼砂分化:硼砂分化成NaBO 2和B 2O 3,BO 2 −阴离子优先掩盖Ti 3C 2外表。(3)OBO结尾的构成:BO 2 −物质经过一系列反响掩盖MXene外表,构成安稳的O–B–O构型。蚀刻后处理:(1)运用5%HCl和0.1M过硫酸铵进行接连洗刷过程,去除残留的B 2O 3和铜。(2)能量色散X射线光谱证明晰所得OBO-MXene的化学成分。
扫描电子显微镜(SEM)图画证明晰组成的OBO-Ti3C2和OBO-Nb2C的典型手风琴状描摹。粉末X射线衍射(PXRD)图画标明层距离扩展,支撑从MAX相成功转化为MXene相。高分辨率固态 11B 魔角旋转 (MAS) NMR 光谱为硼砂的热分化和 BO2− 封端 MXene 的构成供给了依据。傅里叶变换红外光谱剖析证明OBO-MXenes外表不存在–OH基团。光谱显现对应于四面体和三重氧配位硼原子的特征信号。B 1s 和 C 1s 区域的 X 射线光电子能谱 (XPS) 剖析别离证明晰硼酸盐物质和碳-金属键的存在,然后验证了 OBO-MXene 的组成。
OBO端子的原子结构具有共同的三原子层O-B-O装备。这种有序摆放与传统MXene的无序结尾构成鲜明对比,供给了增强的安稳性和功能。俯视图和侧视图:OBO端子构成三原子层结构,如OBO-Ti 3C 2和OBO-Nb 2C原子模型中所示。X射线吸收近边际结构(XANES)光谱进一步证明晰原子结构,显现了OBO-MXene与传统ClO封端MXene比较的不同能量方位。
与传统MXene比较,OBO封端的MXene表现出明显增强的电荷传输特性。这种改进归因于有序的外表终端,它减少了电荷载流子的反向散射和捕获。OBO-Nb 2C的电导率遵从Drude模型,标明彻底离域的电荷载流子和能带传输行为。与ClO-Nb 2C比较,电导率添加了15倍。直流(d.c.)极限下的电荷迁移率也提高了10倍,凸显了OBO端子在促进电荷传输方面的有用性。此外,还对OBO-Ti 3C 2和ClO-Ti 3C 2进行了OPTP和时域光谱丈量。与ClO-Ti 3C 2比较,OBO-Ti3C2的光电导率提高了1.4倍,微观电子迁移率提高了2.3倍,这验证了OBO终端对增强MXenes电荷传输功能的遍及效果。
OBO端子明显增强了MXene的锂离子承载才能,使其很合适动力存储运用。OBO 终端将 Ti 3C 2 MXene 的锂离子存储容量提高到 420 mAh g −1,几乎是氯/氧终端 Ti 3C 2 (ClO-Ti 3C 2) 容量的两倍,后者的容量为 212 mAh g −1。电化学丈量和结构剖析证明,容量的增强归因于 OBO 端子供给的 Li + 承载位点数量的添加。
本研讨证明,运用助熔剂辅佐共晶熔融蚀刻法成功组成了具有有序三原子层硼酸盐多阴离子终端的MXene。OBO终端的MXene表现出明显改进的功能,包含增强的电导率和电荷迁移率,以及超高的锂离子承载才能。这些发现说明晰MXene中杂乱终端装备的潜力,扩展了它们在(光)电子和储能范畴的适用性。
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