A kutatók először csökkentették az MXENES oxidációjának kinetikáját atomi skálán

Forrás címe: Kutatók először az MXENES oxidációs kinetikájának atomi skálájának csökkentése alapján

A közelmúltban Meng Xing egyetemi docens, az Oktatási Minisztérium új akkumulátorfizikájának és technológiájának kulcsfontosságú laboratóriumának csapata, a Jilin Egyetem Fizikai Főiskola, a kétdimenziós átmeneti fémkarbidok oxidációs viselkedésének elméleti kiszámításában fontos előrelépést tett. /nitridek/szén -nitridek (MXENES), és a releváns eredményeket online közzétették a német alkalmazott kémiában, 2023. június 14 -én.

Magas vezetőképessége és gazdag felületi funkcionális csoportjai miatt az MXENES -t széles körben használják energia-, elektronikus eszközökben, orvosbiológiai és más területeken. Az mxenek azonban nedves környezetben vagy vizes oldatokban könnyen átmeneti fém -oxidokká bomlanak, ami korlátozza annak alkalmazását a különböző területeken. Ezért a nagy kémiai stabilitású MXENES anyagok szintetizálásának módja kulcsfontosságú tudományos probléma, amelyet sürgősen meg kell oldani.

A tanulmányban Meng kutatócsoportja mélyreható elméleti számítási tanulmányt készített a szuper-nagy Mxenes-vízrendszer oxidációs viselkedéséről. A gépi tanulás és az első alapvető számítások kombinálásával a kutatók nanosekundum molekuláris dinamikai szimulációkat értek el DFT-pontossággal, és először csökkentették a mxének oxidációjának kinetikai folyamatát az atomi skáláról, feltárva a mxének oxidációs sebességének exponenciális bomlásának természetét, feltárva kísérletileg. Megvizsgáltuk a mxének oxidációs mechanizmusát nedves környezetben vagy vizes oldatban.

A kutatók egy ideghálózati potenciális funkciót fejlesztettek ki az MXENES-Water rendszer számára, amely jól teljesít a tesztkészletben, a gyökér-átlag-négyzet hibákkal 2,35MEV/ ATOM energia és 0,083EV/ A az erővel összehasonlítva a DFT számításokkal összehasonlítva. A potenciális függvényen alapuló MD szimuláció nagyon összhangban van az AIMD szimulációval a radiális eloszlási függvényben és a dinamikus sűrűség -tulajdonságvizsgálatban. Az MXENES-vízrendszer MD szimulációs eredményei azt mutatják, hogy minél vastagabb a vízréteg, annál vertikális hidrogénkötések a vízmolekulák egységénként, annál korlátozottabb a vízmolekulák mozgása az MXENES bázisfelületére, ami az átlagos távolság növekedését eredményezi. Az átmeneti fématomok és a vízben lévő oxigénatomok és az MXENES oxidációs sebessége a vízréteg vastagságának növekedésével csökken. Ugyanakkor az mxenek oxidációja szabad protonokat enged fel, amelyek tipikus hidratált protont képeznek a vízzel, ezáltal megkötve a vízmolekulák mozgását, így az mxének oxidációs sebessége csökken az idő növekedésével. Az átmeneti fématomok és az oxigénatomok különféle típusai közötti átlagos távolság, valamint a vízmolekulák fizikai adszorpciójának valószínűsége az MXENES bázisfelületén, megmutatja, hogy az oxid védőréteg létezik a mxenák felületén.

Ezek a fontos eredmények elméleti útmutatást nyújtanak a nagyon stabil MXENES anyagok szintéziséhez.