Впервые исследователи снизили кинетику окисления Mxenes в атомной масштабе

Название источника: исследователи впервые из -за восстановления атомной шкалы кинетики окисления Mxenes

Недавно команда доцента Менга Синга, ключевая лаборатория новой физики и технологий батарей и технологий Министерства образования, Физический колледж Университета Джилина, добилась важного прогресса в теоретическом расчете поведения окисления двухмерных переходных металлов. /нитриды/нитриды углерода (Mxenes), и соответствующие результаты были опубликованы в Интернете в немецкой прикладной химии 14 июня 2023 года.

Из -за своей высокой проводимости и богатых поверхностных функциональных групп Mxenes широко используется в энергии, электронных устройствах, биомедицине и других областях. Тем не менее, Mxenes легко разлагается в оксиды переходных металлов во влажных средах или водных растворах, что ограничивает его применение в различных областях. Следовательно, как синтезировать материалы MXENES с высокой химической стабильностью, является ключевой научной проблемой, которую нужно решить срочно.

В исследовании исследовательская группа Meng провела углубленное теоретическое исследование расчетов о окисленном поведении супер-большей системы Mxenes-Water. Объединив машинное обучение с вычислениями из первых принципов, исследователи достигли наносекундной молекулярной динамической динамики с точностью DFT и впервые снизили кинетический процесс окисления Mxenes из атомного масштаба, выявляя природу экспоненциального распада Mxenes Specated, наблюдаемое наблюдаемое. экспериментально. Был выяснен механизм окисления Mxenes во влажной среде или водном растворе.

Исследователи разработали функцию потенциала нейронной сети для системы Mxenes-Water, которая хорошо работает в тестовом наборе, с ошибками квадратной квадратной квадратной среды 2,35 МЕВ/ атом для энергии и 0,083EV/ A для силы по сравнению с расчетами DFT. Моделирование MD, основанное на потенциальной функции, в значительной степени согласуется с моделированием AIMD в функции радиального распределения и тестом свойства динамической плотности. Результаты моделирования MD системы Mxenes-Water показывают, что чем толще слой воды, тем более вертикальные водородные связи на единицу молекул воды, тем более ограничено движение молекул воды на основу MXENES, что приводит к увеличению среднего расстояния Между атомами переходных металлов и атомами кислорода в воде, и скорость окисления Mxenes уменьшается с увеличением толщины слоя воды. В то же время окисление mxenes будет высвобождать свободные протоны, которые образуют типичный гидратированный протон с водой, что связывает движение молекул воды, что заставит скорость окисления mxenes уменьшаться с увеличением времени. Среднее расстояние между различными типами атомов переходных металлов и атомами кислорода в воде, а также вероятность физической адсорбции молекул воды на основе мкенеса демонстрируют существование защитного оксидного слоя на поверхности mxenes.

Эти важные результаты дают теоретическое руководство для синтеза высокостабильных материалов MXENES.