Islak Kimya Yöntemi ile Mxene Ti3c2tx Üretimi: Sentez Parametrelerinin Mxene Tabaka Boyutuna Etkisi

Abstract

MXene'ler, diğer 2 boyutlu (2B) malzemelere kıyasla daha yüksek yüzey alanı, üstün kimyasal kararlılık, termal iletkenlik, hidrofiliklik ve çevresel uyumluluk sunan yeni 2B bileşiklerdir. MXene'ler bu üstün özellikleri sayesinde su arıtma, foto ve elektrokataliz, şeffaf iletkenler, antibakteriyel film, süper kapasitörler vb. gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. MXene'ler, tipik olarak HF asidi kullanılarak MAX fazlarından Al katmanlarının aşındırılmasıyla elde edilirler. MAX fazları Mn+1AXn, olarak temsil edilen üçlü metallerin düzenli olarak hizalanmış karbürleri ve nitrürleridir. Burada n, 1 ila 3 arasındadır, M bir geçiş metalidir. A, periyodik tablodaki 13-16 grubu elementi olabilir. X ise karbon, azot veya bunların karışımı olabilir. MAX fazından A elementinin dağlanması sonucu Mn+1XnTx MXene elde edilir. Elde edilen bileşikte Tx, -O, F veya -OH gibi fonksiyonel grupları içerirler. Küçük MXene tabakaları daha çok iyonik iletkenlik sağlarken elektriksel iletkenliği düşer. Büyük MXene tabakaları ise daha çok elektriksel iletkenlik sağlar. Bu çalışmada MAX fazından elde edilen MXene tabakalarının boyut ayrımına sonikasyon süresi, gücü̈ ve santrifuj süreç parametreleri olan zaman devir parametrelerinin etkisi ilk kez incelenmiş ve üretilen MXene tabakalarının morfolojik, elektriksel ve spektroskopik özellikleri karakterize edilmiştir.

MXenes are new two-dimensional (2D) compound that offers higher surface area, superior chemical stability, thermal conductivity, hydrophilicity and environmental compatibility compared to other 2D materials. Thanks to these superior properties, MXenes are used in applications such as water purification, photo and electrocatalysis, transparent conductors, antibacterial films, super capacitors, etc MXenes are typically obtained by etching Al layers from the MAX phases using HF acid. The MAX phases are regularly aligned carbides and nitrides of ternary metals represented as Mn+1AXn. Here n is from 1 to 3, M is a transition metal. A could be the element of group 13-16 in the periodic table. X can be carbon, nitrogen, or a mixture thereof. Mn+1XnTx MXene is obtained as a result of etching element A from the MAX phase. They contain functional groups such as Tx, -O, F or -OH in the resulting compound. Smaller Mxene layers provide more ionic conductivity, while electrical conductivity decreases. Larger MXene layers provide greater electrical conductivity. In this study, the effect of time cycle parameters, which are sonication time, power̈ and centrifuge process parameters, on the size separation of MXene layers obtained from the MAX phase was investigated for the first time and the morphological, electrical and spectroscopic properties of the produced MXene layers were characterized.