頂刊Science:硼烯(MBene)：化學(xué)剝離得到二維金屬Mo4/3B2空位
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一、文章概述
廣泛的研究已經(jīng)投資于二維(2D)材料，通常是由范德瓦爾斯固體的剝離合成的。一個例外是MXenes，它來自于過渡金屬碳化物和氮化物中組成層的蝕刻。文章報道了具有有序金屬空位的單層2D硼化鉬片，Mo4/3B2-xTz(其中Tz是氟、氧或氫氧化物表面末端)的實驗實現(xiàn)，這是通過在氫氟酸水中對三維化學(xué)有序(Mo2/3Y1/3)2AlB2和(Mo2/3So1/31/3)2AlB2的選擇性蝕刻產(chǎn)生的。二維過渡金屬硼化物的發(fā)現(xiàn)表明，通過層壓化合物的化學(xué)剝離，未來可以獲得豐富的二維材料。
二、圖文導(dǎo)讀
圖1.3D(Mo2/3Y1/3)2AlB2及其2D衍生物Mo4/3B2-xTz（硼烯）的合成及表征。
(A)3D i-MAB向2D硼烯轉(zhuǎn)化的過程示意圖，刻蝕前(左)、蝕刻后(中)、分層后(Mo2/3Y1/3)2AlB2 (右)。(Mo2/3Y1/3)2AlB2中Mo和Y的內(nèi)平面排序，在蝕刻后去除Y后產(chǎn)生有序空位。(B到D)從[0001](B)的STEM圖像中可以看出(Mo2/3Y1/3)2AlB2 i-MAB相的平面內(nèi)化學(xué)順序，具有相應(yīng)的SAED模式。(B至D)沿[0001](B)、[1100](C)、[1120](D)區(qū)域軸的STEM圖像顯示了(Mo2/3Y1/3)2AlB2 i-MAB相的平面內(nèi)化學(xué)順序，每幅圖像左邊的示意圖表示空間組R3m中的原子排列。(E)為(Mo2/3Y1/3)2AlB2在(黑色)前后和(紅色)高頻蝕刻后以及TBAOH插入(藍色)和分層(綠色)后的XRD模式。
圖2.單層硼烯(2D Mo4/3B2-xTz片)的結(jié)構(gòu)表征。
(A和B)單層Mo4/3B2-xTz片(分散在非晶碳支架上)的STEM圖像(A)，具有相應(yīng)的FFT(插入)和巖芯損耗EELS譜(B)。(C)基于理想(理論)圖紙的更高放大率的STEM圖像和模擬的STEM圖像(插圖)。(D)來自理論模擬的母相Mo的單層Mo4/3B2片的理想原子結(jié)構(gòu)的俯視圖，用紅色(頂層)和藍色（底層）原子表示。(E和F)沿[1120](E)和[1100](F)區(qū)域軸的單層板材的理想原子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。(G和H)如果僅分別考慮第1層(L1)和第2層(L2)的原子，其中L1和L2見(L)和(F)，則為理想原子結(jié)構(gòu)的頂視圖。
三、全文總結(jié)
二維硼烯納米片已被證明為大于50nm的獨立片的形式，它是通過在高頻溶液中從平面內(nèi)化學(xué)有序的第四系i-MAB相(Mo2/3Y1/3)2AlB2化合物中選擇性地蝕刻Y和Al原子來實現(xiàn)的。硼烯式為Mo4/3B2-xTz，金屬位點上有有序空位。與母相相比，薄片可能略有缺陷，x高達~0.5。表面末端Tz被鑒定為O、OH和F的混合物，z的范圍為2~3。該二維材料可以選擇性地制備為多層形式，如膠體懸浮液中的分層單層片或作為無添加劑過濾膜。2維Mo4/3B2-xTz片可以通過我們自上而下的方法制備，實現(xiàn)高濃度的懸浮，其中片穩(wěn)定，可在水環(huán)境中處理。我們還表明，同樣的方法可以通過從i-MAB相(Mo2/3Sc1/3)2AlB2中選擇性蝕刻Al和Sc來實現(xiàn)相應(yīng)的硼烯。目前和參考的理論預(yù)測顯示了相應(yīng)的前景，豐富了硼化物種類(或MBenes，也命名相應(yīng)的前景)。
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