MAX相材料是由三種元素組成的天然層狀碳氮化物無機非金屬類材料, 具有金屬的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性質(zhì), 也具備結(jié)構(gòu)陶瓷的高強度、耐高溫、耐腐蝕等苛刻環(huán)境服役能力。MAX相材料在高溫潤滑、耐氧化涂層、事故容錯核材料、自修復(fù)復(fù)合材料和能源材料等領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注, 國內(nèi)外材料學(xué)家都在積極開展大量的探索研究。我國在MAX相結(jié)構(gòu)材料和MXene能源材料領(lǐng)域均取得了顯著的成績, 隨著合成技術(shù)的發(fā)展和多學(xué)科交叉的深入探索, 目前已經(jīng)有越來越多的國內(nèi)材料研究團隊投身此類新穎材料的研究。

1．ReX2(X=S, Se)：光電領(lǐng)域新生長點 過渡金屬Re基硫?qū)倩衔镒鳛楦飨虍愋圆牧系牡湫痛? 具有可調(diào)的可見光波段吸收帶隙, 極弱的層間耦合作用力, 以及各向異性的光學(xué)、電學(xué)性能, 現(xiàn)已成為電子和光電子領(lǐng)域的研究熱點之一。但該迅速發(fā)展的領(lǐng)域目前尚缺少系統(tǒng)梳理。華中科技大學(xué)翟天佑教授介紹了ReX2(X=S, Se)的晶體結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì), 總結(jié)目前該材料體系主流的合成方法, 研究其各向異性物理特性及優(yōu)化的手段和條件, 并對ReX2的制備和發(fā)展進行了展望。

DOI:10.15541/jim20180171 引用本文：WANG Ren-Yan, GANLin, ZHAI Tian-You. ReX2 (X=S, Se): A New Opportunity for Development of Two-dimensional Anisotropic Materials[J]. Journal of Inorganic Materials, 2019,34(1): 1-16.

2．MOFs：放射性核素的吸塵器？ 近年來, 高化學(xué)穩(wěn)定性、具有大量功能基團而且結(jié)構(gòu)可調(diào)的多孔金屬有機骨架材料(MOFs)在放射性污染治理方面受到國內(nèi)外同行的高度關(guān)注。但其在那些方面具有優(yōu)勢、大量吸附放射性物質(zhì)尚需在那些方面突破？華北電力大學(xué)王祥科教授對MOFs及MOFs復(fù)合材料在放射性核素吸附去除方面的研究進展作了系統(tǒng)地介紹。他通過宏觀吸附、模型分析、先進光譜表征和理論計算四個方面描述放射性核素與MOFs材料的界面作用機理, 并對MOFs材料的吸附性能與其它材料進行對比, 評價了MOFs材料在放射性污染治理中的應(yīng)用前景。

DOI:10.15541/jim20180211 引用本文：WANG Xiang-Xue, YUShu-Jun, WANG Xiang-Ke. Removal of Radionuclides by Metal-organic Framework-based Materials [J]. Journal of Inorganic Materials, 2019, 34(1):17-26.

3. 銅納米線：可穿可戴可導(dǎo)電 銅納米線透明電極導(dǎo)電性好、成本低、柔性好, 是一種有潛力的新一代透明導(dǎo)電材料。近年來, 銅納米線的合成及其在透明導(dǎo)電領(lǐng)域的應(yīng)用引起了研究人員的關(guān)注。但該領(lǐng)域取得了哪些進展、在可穿戴方面有何優(yōu)勢、如何應(yīng)用？中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所孫靜研究員從銅納米線的合成方法、合成機理, 銅納米線透明電極的制備方法及后處理手段, 銅納米線透明電極在光伏器件、電加熱元件、柔性可穿戴器件中的應(yīng)用等方面的研究進展進行了闡述, 并對銅納米線研究及應(yīng)用前景進行了展望。

DOI:10.15541/jim20180243 引用本文：WANG Xiao, WANGRan-Ran, SHI Liang-Jing, SUN Jing. Synthesis, Optimization of Cu Nanowires and Applicationof Its Transparent Electrodes[J]. Journal of Inorganic Materials, 2019, 34(1):49-59.

4. 二維碳化鉬MXene：能導(dǎo)電的微型手風(fēng)琴 MXene是一類性能優(yōu)異的材料，其應(yīng)用將改變?nèi)藗兾磥淼纳?。然而，如何方便地制備出所需的MXene，滿足所需的性能，還是一個重大課題。中科院寧波材料技術(shù)與工程所黃慶研究員以Mo、Y、Al和C元素粉為原料, 用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)合成了新穎的(Mo2/3Y1/3)2AlC MAX相, 并用較溫和的化學(xué)刻蝕方法剝離得到相應(yīng)手風(fēng)琴狀形貌的MXene。同時利用第一性原理密度泛函理論計算方法研究了新穎(Mo2/3Y1/3)2AlC MAX相以及對應(yīng)的Mo1.33CT2MXene的電子結(jié)構(gòu)和性能, 他們發(fā)現(xiàn)兩者均呈現(xiàn)出金屬特性, 有望應(yīng)用于儲能、生物傳感和電催化等方面。

DOI:10.15541/jim20180441 引用本文：LIU Guo-Quan,JIANG Xiao-Juan, ZHOU Jie, LI You-Bing, BAI Xiao-Jing, CHEN Ke, HUANG Qing, DUShi-Yu. Synthesis and Theoretical Study of Conductive Mo1.33CT2 MXene[J].Journal of Inorganic Materials, 2019, 34(7): 775-780.

5. 堿化碳化鈦：放射性廢水快速處理 MXene家族成員豐富多彩，性能各異，一些疑難問題的解決可能借其輕松解決。Eu(III)就是環(huán)境污染的一大威脅，急需找到快速去除的方法。中科院高能物理所石偉群研究員對無機二維過渡金屬碳化物(MXene)進行堿化處理, 成功制備了堿化碳化鈦(Na-Ti3C2Tx), 用于對Eu(III)的快速去除。鑒于Na-Ti3C2Tx具有較低的合成成本與優(yōu)異的吸附性能, 該材料有望應(yīng)用于放射性廢水中三價次錒系核素與鑭系核素的快速高效清除。

DOI:10.15541/jim20190073 引用本文：SONG Huan, WANG Lin,WANG Hong-Qing, SHI Wei-Qun. Adsorption of Eu(III) on Alkalized Ti3C2Tx MXeneStudied by Batch Experiment and Its Mechanism Investigation[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 65-72.

6. 等通道轉(zhuǎn)角擠壓：又?jǐn)D又壓夠致密 制備致密材料的各種傳統(tǒng)的壓縮處理，均對壓縮過程中的結(jié)構(gòu)有序調(diào)控幾乎無能為力，所獲致密材料的結(jié)構(gòu)難以滿足應(yīng)用要求。東南大學(xué)孫正明教授采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)并結(jié)合熱處理制備了Ag/Ti3AlC2復(fù)合材料。采用ECAP方法可以在致密化Ag/MAX復(fù)合材料的同時調(diào)控其顯微組織, 而結(jié)合熱處理還可進一步調(diào)控界面反應(yīng)并優(yōu)化材料性能。

DOI:10.15541/jim20190242 引用本文：WANG Dan-Dan, TIANWu-Bian, DING Jian-Xiang, MA Ai-Bin, ZHANG Pei-Gen, HE Wei, SUN Zheng-Ming.Ag/Ti3AlC2 Composites Prepared by Equal Channel Angular Pressing Followed by Heat Treatment[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 46-52.

7. 相圖：材料設(shè)計的索驥圖？ 涂層材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能穩(wěn)定性的實現(xiàn)，須參考其亞穩(wěn)相圖。隨著計算方法的快速發(fā)展，亞穩(wěn)相圖的研究方法正迅速翻新，新成果不斷涌現(xiàn)，需要細致地加以總結(jié)與分析。中科院寧波材料技術(shù)與工程所常可可研究員綜述了模擬涂層材料亞穩(wěn)相圖的研究歷程, 重點介紹了近期建立的臨界表面擴散亞穩(wěn)相圖模型, 即通過耦合CALPHAD、第一性原理計算和高通量磁控濺射鍍膜實驗的方法，對涂層材料的亞穩(wěn)相進行表面擴散模擬, 相關(guān)計算僅需一個高通量鍍膜實驗取得基礎(chǔ)數(shù)據(jù), 即可獲得亞穩(wěn)相圖也得到了實驗驗證。

DOI:10.15541/jim20190272 引用本文：HUANG Ye-Yan, XU Kai,WU Bo, LI Peng, CHANG Ke-Ke, HUANG Feng, HUANG Qing. Review on Metastable Phase Diagrams: Application Roles in Specialty Ceramic Coatings[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 19-28.

8. Ti3C2Tx型MXene：比石墨烯還強的儲能材料 MXene 具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在構(gòu)筑低成本、高性能、多功能超級電容器方面前景廣闊，但在實際應(yīng)用中，雙電層材料的能量密度還有待進一步提高。華中科技大學(xué)高義華教授通過LiF和HCl刻蝕Ti3AlC2的Al層, 改變機械剝離強度和方式, 以及離心速率和時間, 可控制備出平均橫向尺寸為625 和2562nm的單層Ti3C2Tx型MXene。小片層Ti3C2Tx(625 nm)的質(zhì)量比電容高達561.9 F/g, 遠高于文獻報道的石墨烯、碳納米管和二氧化錳等電極材料; Ti3C2Tx電極在循環(huán)測試104次后, 比電容仍保持初始96%的容量。

DOI:10.15541/jim20190088 引用本文：MA Ya-Nan, LIUYu-Fei, YU Chen-Xu, ZHANG Chuan-Kun, LUO Shi-Jun, GAO Yi-Hua. Monolayer Ti3C2Tx Nanosheets with Different Lateral Dimension: Preparation and Electrochemical Property[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 93-98.

9. 木材和碳化鈦復(fù)合：創(chuàng)造出新型超級電容器 碳化鈦作為一種新興的MXenes，在電化學(xué)如鋰電池, 超級電容器等領(lǐng)域展現(xiàn)出極好的應(yīng)用前景。但目前的碳化鈦電極往往活性物質(zhì)負(fù)載量較低,，面容量不佳，因而限制了其大規(guī)模生產(chǎn)、應(yīng)用。上海交通大學(xué)顧佳俊團隊受自然界中椴木結(jié)構(gòu)的啟發(fā), 利用其多孔道、孔道彎曲度低、導(dǎo)電性好、低價環(huán)保等特點, 將碳化鈦與椴木活性炭復(fù)合, 獲得了一種面電容高而穩(wěn)定的超級電容器, 能在2 mV/s的掃速下達到1983mF/cm2的面容量, 同時活性材料負(fù)載量可以達到17.9mg/cm2 。該研究為后續(xù)利用自然界構(gòu)型材料與功能材料的復(fù)合提供了借鑒。

DOI:10.15541/jim20190267 引用本文：LI Teng-Fei, HUANGLu-Jun, YAN Xu-Dong, LIU Qing-Lei, GU Jia-Jun. Ti3C2Tx/Wood Carbon as High-areal-capacity Electrodes for Supercapacitors [J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 126-130.

10. 雙A層MAX相：內(nèi)部有料、性能不凡 Mo2Ga2C 是Mn+1AXn型雙A層MAX相材料，在高溫結(jié)構(gòu)材料、高溫潤滑材料、核材料等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。但其因難于制備成高純塊體，而無法驗證其理論預(yù)測的優(yōu)良延展性、韌性和機械加工性等。河南理工大學(xué)周愛國教授采用真空熱壓燒結(jié)的方法, 研究了Mo2Ga2C粉體的燒結(jié)性能, 制備了致密的Mo2Ga2C塊體材料。該研究所探索的致密Mo2Ga2C塊體材料制備方法, 為該類新型材料的性能表征與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

DOI:10.15541/jim20190296 引用本文：JIN Sen, WANGZuo-Tong, DU Ya-Qiong, HU Qian-Ku, YU Jian-Gong, ZHOU Ai-Guo. Hot-pressing Sintering of Double-A-layer MAX Phase Mo2Ga2C [J].Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 41-45.

論文精選鏈接：

http://www.jim.org.cn/CN/subject/listSubjectChapters.do?subjectId=1576472956096

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：《無機材料學(xué)報》：給我一張元素周期表，還您一個MAX/MXene新世界(之二)

文章出處：【微信公眾號：知社學(xué)術(shù)圈】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。