High-temperature stability and phase transformations of titanium carbide (Ti3C2T x ) MXene

MXenes公司 材料科学 退火(玻璃) 放电等离子烧结 碳化物 碳化钛 碳化钽 氮化物 层状结构 空位缺陷 烧结 结晶学 最大相位 冶金 纳米技术 图层(电子) 化学
作者
Brian C. Wyatt,Srinivasa Kartik Nemani,Krishay Desai,Harpreet Kaur,Bowen Zhang,Babak Anasori
出处
期刊:Journal of Physics: Condensed Matter [IOP Publishing]
卷期号:33 (22): 224002-224002 被引量:36
标识
DOI:10.1088/1361-648x/abe793
摘要

Abstract Two-dimensional (2D) transition metal carbides, nitrides, and carbonitrides, known as MXenes, are under increasing pressure to meet technological demands in high-temperature applications, as MXenes can be considered to be one of the few ultra-high temperature 2D materials. Although there are studies on the stability of their surface functionalities, there is currently a gap in the fundamental understanding of their phase stability and transformation of MXenes’ metal carbide core at high temperatures (>700 °C) in an inert environment. In this study, we conduct systematic annealing of Ti 3 C 2 T x MXene films in which we present the 2D MXene flake phase transformation to ordered vacancy superstructure of a bulk three-dimensional (3D) Ti 2 C and TiC y crystals at 700 °C ⩽ T ⩽ 1000 °C with subsequent transformation to disordered carbon vacancy cubic TiC y at higher temperatures ( T > 1000 °C). We annealed Ti 3 C 2 T x MXene films made from the delaminated MXene single-flakes as well as the multi-layer MXene clay in a controlled environment through the use of in situ hot stage x-ray diffraction (XRD) paired with a 2D detector (XRD 2 ) up to 1000 °C and ex situ annealing in a tube furnace and spark plasma sintering up to 1500 °C. Our XRD 2 analysis paired with cross-sectional scanning electron microscope imaging indicated the resulting nano-sized lamellar and micron-sized cubic grain morphology of the 3D crystals depend on the starting Ti 3 C 2 T x form. While annealing the multi-layer clay Ti 3 C 2 T x MXene creates TiC y grains with cubic and irregular morphology, the grains of 3D Ti 2 C and TiC y formed by annealing Ti 3 C 2 T x MXene single-flake films keep MXenes’ lamellar morphology. The ultrathin lamellar nature of the 3D grains formed at temperatures >1000 °C can pave way for applications of MXenes as a stable carbide material 2D additive for high-temperature applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
淡淡的连虎完成签到,获得积分10
2秒前
磁带机发布了新的文献求助10
2秒前
guagua发布了新的文献求助10
2秒前
xiaoleihu完成签到 ,获得积分10
2秒前
renzhiqiang完成签到,获得积分10
2秒前
端庄代荷发布了新的文献求助20
3秒前
jkhjkhj完成签到,获得积分10
4秒前
爆米花应助李莹莹采纳,获得10
5秒前
Owen应助李莹莹采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
关关难过关关过完成签到,获得积分10
7秒前
CodeCraft应助机读卡采纳,获得30
10秒前
小白i发布了新的文献求助10
10秒前
Judy_Hui应助mizusu采纳,获得10
11秒前
思源应助发嗲的似狮采纳,获得10
11秒前
嘻哈发布了新的文献求助10
11秒前
Judy_Hui完成签到,获得积分10
12秒前
Lee发布了新的文献求助10
13秒前
wisdom完成签到,获得积分0
15秒前
013完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
17秒前
lxl98完成签到 ,获得积分10
18秒前
李爱国应助nano采纳,获得10
19秒前
高有财完成签到 ,获得积分10
20秒前
威武画板完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
627450867完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
22秒前
反向大笨钟完成签到,获得积分10
22秒前
大个应助聪明的宛菡采纳,获得10
22秒前
23秒前
完美世界应助小白i采纳,获得10
23秒前
23秒前
机读卡发布了新的文献求助30
25秒前
25秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Atlas of Interventional Pain Management 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4011082
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3550727
关于积分的说明 11306344
捐赠科研通 3284997
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810947
邀请新用户注册赠送积分活动 886635
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811563