Cryst. Growth Des.：熱誘導貴金屬Au覆蓋插入Ti2AlN MAX相薄膜形成Ti2AuN
一、文章概述
通過熱誘導技術將貴金屬插入到非范德華陶瓷化合物中，提出了一種生產一類新型層狀材料的方法。作者證明了Au與A層MAX相的碳化物與大量的A和M元素組合的交換反應。在這里，文章報道了第一次在高溫下在Ti2AlN MAX相氮化物中用金取代Al，而不破壞原來的層狀結構。這些結果支持了對具有M、A和X元素不同組合的MAX相中A元素的Au插入的推廣。此外，文章提出了實現交換反應的關鍵因素：A元素應該具有溶解或與貴金屬反應插入的化學勢；貴金屬應該對初始金屬碳化物/氮化物具有惰性；有必要選擇允許貴金屬和A元素平衡相互擴散的反應溫度。
二、圖文導讀
圖1.退火后金沉積的Ti2AlN的SEM圖像（左）和表面的Mapping：Au（中）和Al（右）。
圖1顯示了退火后Au沉積的Ti2AlN膜的表面的SEM/EDX，鋁從Ti2N的A層中分離并擴散沉積到的金層中在表面形成了Al團聚。
圖2.沿[1120](a)和[1100](b)區域軸獲得的退火金覆蓋的Ti2AlN的HRSTEM圖像。黃色、灰色和紅色的球分別代表Au、Ti和N原子，顯示Ti2AuN的形貌。比例尺，1nm。
STEM中的亮度與電子束傳輸的原子質量成正比。原子排列對應于M2AX相：典型的層流結構由重元素、Au、交替的Ti2N層組成。每張Ti2N片相互堆疊，由金單層夾成鋸齒形。這顯然意味著高溫引起的鋁的外擴散是由于金的內擴散，而不破壞原層狀結構。
圖3.金覆蓋的Ti2AlN在退火前后的XRD圖。
圖3.顯示了在約13°和26°處的衍射峰分別對應Ti2AlN的（0002）和（0004）。退火后在約28°處出現的峰是由于Al擴散到Au中，在樣品頂部形成的Al−Au金屬間相。這是因為高溫升高時，Au與Al在Al2Au、AlAu、AlAu2、Al2Au5和AlAu4之間相互擴散，形成了不同的金屬間相。
三、全文總結
綜上所述，文章證明了熱誘導的Au插入Ti2AlN可以形成Ti2AuN相，還討論了貴金屬和A層的交換反應機理，并提出了一些建議產生相應反應的關鍵因素。Al在退火溫度下與Au應呈負熱；原Mn+1AXn的層狀結構對交換元穩定，必須選擇合適的退火溫度以滿足上述所有要求。文章的結果支持了Mn+1AXn相對包含M、A和X元素的大量組合的插入過程的通用性。它們也為探索具有定制化學和物理性質的新型層狀過渡金屬碳化物/氮化物鋪平了策略。此外，該策略不僅應將貴金屬插入Mn+1AXn相的薄膜中，還應插入相應的體積或顆粒Mn+1AXn相中。
文章鏈接：
https://dx.doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00355
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