亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Structure and Dynamics of Aqueous Electrolytes Confined in 2D-TiO2/Ti3C2T2 MXene Heterostructures

MXenes公司 材料科学 双层 化学工程 溶剂化 吸附 电解质 水溶液 分子动力学 异质结 插层(化学) 化学物理 离子 纳米技术 物理化学 无机化学 光电子学 计算化学 工程类 化学 生物化学 有机化学 电极
作者
Karthik Ganeshan,Yun Kyung Shin,Naresh C. Osti,Yangyunli Sun,Kaitlyn Prenger,Michael Naguib,Madhusudan Tyagi,Eugene Mamontov,De‐en Jiang,Adri C. T. van Duin
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (52): 58378-58389 被引量:56
标识
DOI:10.1021/acsami.0c17536
摘要

The synthesis of heterostructures of different two-dimensional (2D) materials offers an approach to combine advantages of different materials constituting the heterostructure and ultimately enhance their performance for applications such as electrochemical energy storage, achieving high energy, and high-power densities. Understanding the behavior of ions and solvents in confinement between these dissimilar layers is critical to understand their performance and control. Considering aqueous electrolytes, we explore the heterostructure of 2D lepidocrocite-type TiO2 (2D-TiO2) and hydroxylated or O-terminated Ti3C2 MXene using ReaxFF molecular dynamics simulations and elastic/quasielastic neutron scattering techniques. Simulating a bilayer water intercalation, we find that the extent of interlayer hydration is impacted most by the surface terminations on the MXene and is marginally affected by 2D-TiO2. However, the introduction of 2D-TiO2 decreases the water self-diffusion due to the notch sites (i.e., surface oxygen ridges) entrapping water molecules. Intercalating alkali cations into the heterostructures, we find that Li+ is predominantly adsorbed at the 2D-TiO2 surface instead of the MXenes with the preferential occupation of the notch sites. In contrast, Na+ forms a planar solvation with water, while K+ is adsorbed both at the O-terminated MXene and 2D-TiO2. This behavior is altered when OH-terminated MXene is involved—the repulsion from the protons on the MXene surface forces the K+ ions to be adsorbed exclusively to 2D-TiO2, while Na+ retains some of its solvation in the water layer due to its smaller size. In OH-terminated MXenes, we see a consistent transfer of protons from the MXene surface toward 2D-TiO2, implying a greater capacity to store protons in the heterostructures. Of the three cations simulated, Na+ hinders the proton migration the least and Li+ the most because of its position near the 2D-TiO2 surface. Therefore, 2D-TiO2/MXene heterostructures are likely to exhibit a higher energy density but lower power density, especially with Na+ intercalation.
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
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
11秒前
20秒前
心想柿橙完成签到,获得积分10
22秒前
棠臻完成签到 ,获得积分10
29秒前
水长聿完成签到,获得积分10
41秒前
42秒前
水长聿发布了新的文献求助10
47秒前
酷波er应助愉快的问凝采纳,获得10
50秒前
53秒前
lingling发布了新的文献求助10
54秒前
56秒前
nowss完成签到,获得积分10
59秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
香蕉苹果发布了新的文献求助50
1分钟前
1分钟前
科研大师兄完成签到,获得积分20
2分钟前
2分钟前
秦长春发布了新的文献求助20
2分钟前
李健应助juejue333采纳,获得10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
慕青应助愉快的问凝采纳,获得10
2分钟前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
香蕉苹果完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
秦长春发布了新的文献求助10
3分钟前
zhou完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
Copyright应助lingling采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
虚心的幻梅完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7323597
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8938947
关于积分的说明 18952061
捐赠科研通 6980770
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3215275
关于科研通互助平台的介绍 2382675
邀请新用户注册赠送积分活动 2194516