Effect of vacancies and edges in promoting water chemisorption on titanium-based MXenes

MXenes公司 化学吸附 吸附 材料科学 从头算 空位缺陷 氮化物 化学物理 碳化物 润湿 图层(电子) 结晶学 纳米技术 化学 物理化学 冶金 复合材料 有机化学
作者
Edoardo Marquis,Francesca Benini,Babak Anasori,Andreas Rosenkranz,Maria Clelia Righi
出处
期刊:Nano Convergence [Springer Nature]
卷期号:10 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1186/s40580-023-00364-8
摘要

The functionality of two-dimensional (2D) transition metal carbides and nitrides (MXenes) in technological applications greatly depends on their wettability. For instance, MXenes' layer stability against degradative oxidation is notably reduced when stored in aqueous solutions, leading to the transformation into oxides. In this work, we study water adsorption on Ti-based MXenes by ab initio calculations. The energy gains for the molecular adsorption on Tin+1XnT2 is evaluated as a function of the termination (T = F, O, OH, mixture), the carbon/nitrogen ratio (X = C, N), the layer thickness (n) and water coverage. MXenes' hydrophilicity tends to increase due to the presence of defects as vacancies and flake edges. We demonstrate that physical adsorption occurs through hydrogen bonding on both defect-free layers and layers containing C/N or Ti atomic vacancies, with -OH terminations providing the strongest interactions (0.40-0.65 eV). In contrast, strong water chemisorption is observed on surfaces with a single termination vacancy (0.60-1.20 eV), edges (0.75-0.85 eV), and clusters of defects (1.00-1.80 eV). We verified that the presence of undercoordinated Ti atoms on the surface is the key factor in promoting H2O chemisorption, i.e., the degradative oxidation.
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
mneos发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
精明书包发布了新的文献求助10
1秒前
学术牛马完成签到,获得积分10
1秒前
@_@完成签到,获得积分0
1秒前
搞怪人雄完成签到,获得积分10
1秒前
现代的访曼应助风栖乔梧采纳,获得20
1秒前
2秒前
照九州完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
搜集达人应助布丁仔采纳,获得10
4秒前
4秒前
脑洞疼应助Star-XYX采纳,获得10
4秒前
端庄凝雁发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
alltoowell完成签到,获得积分0
5秒前
等等发布了新的文献求助20
5秒前
Ti应助jdfyttk采纳,获得10
5秒前
6秒前
wanci应助机灵冥王星采纳,获得10
6秒前
NL14D完成签到,获得积分10
6秒前
bkagyin应助背后的元槐采纳,获得10
6秒前
伊雪儿发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
酷波er应助ZAJsci采纳,获得10
7秒前
说好不吃肥肉的完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
黄少年关注了科研通微信公众号
8秒前
yookia应助知非采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
万事胜意发布了新的文献求助10
9秒前
无心的钢铁侠完成签到,获得积分10
10秒前
壮观的涵柏完成签到,获得积分10
10秒前
xux894完成签到,获得积分10
10秒前
Dr_Zhu完成签到,获得积分10
10秒前
应语海发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 588
T/CIET 1202-2025 可吸收再生氧化纤维素止血材料 500
Comparison of adverse drug reactions of heparin and its derivates in the European Economic Area based on data from EudraVigilance between 2017 and 2021 500
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 3951972
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3497327
关于积分的说明 11086901
捐赠科研通 3228016
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1784585
邀请新用户注册赠送积分活动 868794
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 801180