Sa kauna -unahang pagkakataon, nabawasan ng mga mananaliksik ang kinetics ng mxenes oxidation sa scale ng atomic

Pamagat ng Pinagmulan: Ang mga mananaliksik sa kauna -unahang pagkakataon mula sa pagbawas ng atomic scale ng mxenes oxidation kinetics

Kamakailan lamang, ang pangkat ng associate professor na si Meng Xing, Key Laboratory of New Battery Physics at Technology ng Ministry of Education, College of Physics, Jilin University, ay gumawa ng mahalagang pag-unlad sa teoretikal na pagkalkula ng pag-uugali ng oksihenasyon ng dalawang-dimensional na paglipat ng metal na karbida /Nitrides/Carbon Nitrides (MXENES), at ang mga nauugnay na resulta ay nai -publish online sa Aleman na inilapat na kimika noong Hunyo 14, 2023.

Dahil sa mataas na conductivity at mayaman na mga pangkat na gumagana sa ibabaw, ang Mxenes ay malawakang ginagamit sa enerhiya, mga elektronikong aparato, biomedicine at iba pang mga patlang. Gayunpaman, ang mga mxenes ay madaling nagpapabagal sa paglipat ng mga metal oxides sa mga basa na kapaligiran o may tubig na solusyon, na nililimitahan ang aplikasyon nito sa iba't ibang larangan. Samakatuwid, kung paano i -synthesize ang mga materyales ng Mxenes na may mataas na katatagan ng kemikal ay isang pangunahing problemang pang -agham na malulutas nang madali.

Sa pag-aaral, ang koponan ng pananaliksik ni Meng ay nagsagawa ng isang malalim na pag-aaral ng pagkalkula ng teoretikal sa pag-uugali ng oksihenasyon ng sobrang malaking sistema ng tubig na Mxenes. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng pag-aaral ng makina sa mga kalkulasyon ng first-principle, nakamit ng mga mananaliksik ang mga simulation ng molekular na molekular na molekular na may katumpakan ng DFT, at sa kauna-unahang pagkakataon ay nabawasan ang proseso ng kinetic ng mxenes na oksihenasyon mula sa scale ng atom, na inihayag ang likas na katangian ng exponential decay ng mxenes na rate ng oksihenasyon na sinusunod na sinusunod na sinusunod Eksperimento. Ang mekanismo ng oksihenasyon ng mga mxenes sa basa na kapaligiran o may tubig na solusyon ay napabayaan.

Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang neural network na potensyal na pag-andar para sa sistema ng Mxenes-Water, na gumaganap nang maayos sa set ng pagsubok, na may mga error na root-mean-square na 2.35mev/ atom para sa enerhiya at 0.083EV/ A para sa lakas kumpara sa mga kalkulasyon ng DFT. Ang kunwa ng MD batay sa potensyal na pag -andar ay lubos na naaayon sa simulation ng AIMD sa pag -andar ng pamamahagi ng radial at ang pagsubok na density ng pag -aari ng density. Ang mga resulta ng simulation ng MD ng sistema ng Mxenes-water ay nagpapakita na ang mas makapal na layer ng tubig, ang mas vertical na hydrogen bond bawat yunit ng mga molekula ng tubig, mas limitado ang paggalaw ng mga molekula ng tubig sa ibabaw ng base ng mxenes, na nagreresulta sa isang pagtaas sa average na distansya sa pagitan ng mga atom ng paglipat ng metal at ang mga atom ng oxygen sa tubig, at ang rate ng oksihenasyon ng Mxenes ay bumababa sa pagtaas ng kapal ng layer ng tubig. Kasabay nito, ang oksihenasyon ng mga mxenes ay magpapalabas ng mga libreng proton, na bubuo ng isang tipikal na hydrated proton na may tubig, sa gayon ay nagbubuklod ng paggalaw ng mga molekula ng tubig, na ginagawang pagbaba ang rate ng oksihenasyon ng mxenes sa pagtaas ng oras. Ang average na distansya sa pagitan ng iba't ibang mga uri ng paglipat ng mga atomo ng metal at mga atomo ng oxygen sa tubig, pati na rin ang posibilidad ng pisikal na adsorption ng mga molekula ng tubig sa ibabaw ng base ng Mxenes, ay nagpapakita ng pagkakaroon ng isang oxide na proteksiyon na layer sa ibabaw ng mxenes.

Ang mga mahahalagang natuklasan na ito ay nagbibigay ng teoretikal na patnubay para sa synthesis ng lubos na matatag na mga materyales na mxenes.