9月30日消息,arXiv 9月26日公开的一篇论文(编号2609.32707,Tetiana Boichuk、Andrii Boichuk、Mahesh Eledath Changarath、Joao Fonseca等,阿利坎特大学等机构)提出一种MXene正极材料的“前驱体级”改性策略:在自上而下制备Ti3AlC2 MAX前驱体时直接取代掺入少量钇(Y),从而对最终Ti3C2Tx MXene实施永久性的层间工程。

核心发现:密度泛函理论(DFT)计算识别出面向铝层的外层Ti(4f)位点是在Al过量合成条件下Y的首选占位点,而非内层Ti(2a)或Al(2b)位点;这种位点选择性取代与实验观察到的晶格膨胀一致。由于掺杂发生在前驱体阶段,结构改变在刻蚀生成MXene后得以保留,区别于传统的后处理插层改性。

意义:Ti3C2Tx MXene是高功率电池正极与超级电容器的候选材料,其层间结构与离子传输通道直接决定电化学性能。该策略将掺杂关口前移至MAX相合成,绕开了刻蚀后改性易引入缺陷、不易规模化的问题,为MXene层间间距与锂输运的理性设计提供了可控路径,论文同时交叉收录于cond-mat.mtrl-sci与physics.chem-ph分类。 (来源:arXiv)