max深度分析(MAX相劲敌乍到MAB材料来了)
max深度分析(MAX相劲敌乍到MAB材料来了)(4)良好的损伤容忍性能(3)良好的抗氧化性能和抗热震性能MAB相材料的晶体结构是由M-B层和Al原子层交替堆垛而成,在结构和性能上与MAX相材料类似,三元MAB相材料表现出如下优良特性:(1)纳米片层状的显微结构(2)良好的导热和导电性能
三元层状金属碳化物和氮化物MAX相材料近年来得到了科研界的广泛关注,其衍生物MXenes材料更是风光无限,多次出现在各类顶级期刊上,然而MAB相材料的成功合成,让MAX相材料遇到了最强劲的对手。
MAB相材料是一类层状结构的三元过渡金属硼化物,其中M为过渡金属元素(Cr、 Mn、Fe、 Mo、W等),A为IIIA和IVA族元素(已发现的只有Al),B是硼元素。
关于MAB相材料最早的研究开始于20世纪六七十年代,当时只是发现了这类材料,并未引起关注。直到2013年Tan等对于Fe2AIB2磁热效应的报道以及2015年Ade和Hillebrecht提出MAB相材料的概念,这类材料才重新引起了人们的关注,继而对于其制备和性能的研究在近几年大量开展起来。
性能与种类
MAB相材料的晶体结构是由M-B层和Al原子层交替堆垛而成,在结构和性能上与MAX相材料类似,三元MAB相材料表现出如下优良特性:
(1)纳米片层状的显微结构
(2)良好的导热和导电性能
(3)良好的抗氧化性能和抗热震性能
(4)良好的损伤容忍性能
现有的MAB相化合物种类较少,主要包括: Cr2AIB2、CrAlB4、Cr4AlB6、Mn2AIB2、Fe2AlB2、MoAIB和WAIB,其中Cr-AI-B 体系包含了最多结构类型的化合物(Cr2AIB2、Cr3AlB4和Cr4AlB6),是MAB相材料的代表性体系。
研究现状
关于MAB相材料的研究刚刚开始,尚处于基础研究阶段,还未有实际的应用。早期MAB 相因其优异的机械和摩擦学性能而被广泛研究,这些层状材料结合了金属和陶瓷属性,并具有出色的机械、化学和热稳定性等有趣的特性。
我们已经知道MAX相材料在高温结构件、热交换器、加热元件、气体燃烧器喷嘴、电极材料、电触头、耐高温涂层、耐腐蚀涂层、核燃料包覆层、摩擦材料等多种应用领域显示出良好的应用前景。MAB相材料具有与MAX相类似的结构和性能,将可能在这些领域同样展现出良好的应用前景。
在现有的研究中,Fe2AIB2在电催化析氧反应上表现出高活性,MoAlB在电催化析氢反应上表现出高活性,此外,将MoAlB应用于电催化氮还原过程,在常温、碱性的环境条件下,也显示出良好的电催化活性,从而初步显示出MAB相材料在电催化领域的良好前景。
值得注意的是,二维金属硼化物材料(MBenes)最近引起了人们的关注。
MBenes是通过选择性去除其三维母相(MAB相)中的A原子层得到,2017年孙志梅团队首次报道了一类结构与MXenes类似的新型二维过渡金属硼化物,并将其命名为MBenes,他们定义MBenes是一类由MAB相得到的具有层状三明治结构的二维过渡金属硼化物,化学式为MnB2n-2 (n=2-4)。目前,被报道的MBenes有三种不同的原子层厚度:M2B2,M3B4和M4B6,以及正交晶系和六方晶系两种结构。
现阶段,MBenes的应用研究主要集中在储能和催化领域。在储能方面,MBenes可用作Li离子电池的负极材料,可应用在Na/Mg离子电池以及Li-S电池中;在催化方面,多种MBenes作为HER、OER、ORR、CO2RR、NRR、NORR等反应的电催化剂被广泛地研究,性能超过传统的贵金属催化剂。
当前对MBenes的研究仍处于初级阶段,尤其是在实验制备方面仍需要更广泛的探索。由于MBenes与MXenes具有非常相似的结构与组成,因此可以将MXenes的成熟的制备方法作为借鉴,同时还需要对母相MAB相进行更加深入研究。
MAB相材料是都能后来居上,让我们拭目以待!
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