Trong một nghiên cứu đột phá đã báo cáo vào ngày 28 tháng 3 năm 2025, trong Tạp chí Tổng hợp thiên nhiên uy tín, các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật khắc chính xác được hướng dẫn bởi các tính toán lý thuyết, họ đã thu được thành công W2TIC2TX MXENE, một vật liệu hai chiều mới lạ. Thành tích này cách mạng hóa những thách thức liên quan đến phân tách xen kẽ, mở đường cho các ứng dụng sáng tạo của bột mxene trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong sản xuất hydro thông qua điện phân nước.
Phương pháp tổng hợp sáng tạo:
Bằng cách sử dụng các tính toán lý thuyết chức năng mật độ (DFT), các nhà nghiên cứu đã khám phá tính khả thi của các lớp vonfram khắc trong các hợp chất (W, TI) 4C4₋Y. Họ phát hiện ra rằng doping nhôm dư thừa (tiền chất 2AL) giúp giảm tạp chất oxy và tạo điều kiện cho việc khắc chọn lọc. Thông qua việc khắc chọn lọc của các lớp vonfram liên kết cộng hóa trị từ các tiền chất cacbua không phân lớp (W, TI) 4C4-Y bằng HCl-LIF, chúng đã tổng hợp thành công MXENE Kim loại chuyển tiếp hai lưỡng kim (W2TIC2TX).
Hiệu suất của Phản ứng tiến hóa hydro (HER) đặc biệt:
MXENE W2TIC2TX được phân tách thể hiện hiệu suất nổi bật của cô, với mức độ quá mức chỉ 144mV ở mật độ hiện tại là 10mA cm-2, vượt qua MXENE W1.33CTX hiện có. Các tính toán DFT cho thấy năng lượng tự do hấp phụ hydro trên bề mặt hỗn hợp vonfram-titan (các vị trí phối hợp W-TI3) tiếp cận tính trung lập nhiệt (ΔGAD = -0.37EV), vượt trội so với bề mặt vonfram thuần túy (ΔGAD = -1.79EV).
Tính chất vật liệu đa năng:
Ngoài ra, vật liệu này tự hào có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng cao 427 SCM-1, theo mô hình nhảy phạm vi thay đổi (VRH), cho thấy vận chuyển điện tử xen kẽ chiếm ưu thế. Nó thể hiện hành vi hấp thụ bão hòa dưới sự chiếu xạ laser femtosecond 800nm, làm nổi bật giá trị tiềm năng của nó trong các ứng dụng quang tử và laser. Độ dẫn điện cao và tính ổn định của vật liệu này làm cho nó trở thành một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho một loạt các công nghệ quang điện tử và laser.
Nghiên cứu này vượt qua mô hình tổng hợp truyền thống của MXENE và cung cấp những ý tưởng mới để xây dựng các chất xúc tác hiệu quả của cô ấy và các vật liệu 2D mới lạ.
Tên văn học: Tổng hợp Mxene vonfram 2D để phân tích điện phân
