Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար:Դուք օգտագործում եք զննարկչի տարբերակ՝ CSS-ի սահմանափակ աջակցությամբ:Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել Համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում):Բացի այդ, շարունակական աջակցություն ապահովելու համար մենք կայքը ցուցադրում ենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Սլայդերներ, որոնք ցույց են տալիս երեք հոդված յուրաքանչյուր սլայդում:Օգտագործեք հետևի և հաջորդ կոճակները՝ սլայդների միջով շարժվելու համար, կամ սլայդ կարգավորիչի կոճակները վերջում՝ յուրաքանչյուր սլայդով շարժվելու համար:
հաղորդում է ոչ հաղորդիչ բորի էլեկտրաքիմիական շերտավորումը բարակ շերտով բորի մեջ:Այս եզակի էֆեկտը ձեռք է բերվում զանգվածային բորը մետաղական ցանցի մեջ ներառելով, որն առաջացնում է էլեկտրական հաղորդունակություն և տարածք է բացում բորի արտադրության համար այս կենսունակ ռազմավարությամբ:Տարբեր էլեկտրոլիտների վրա կատարված փորձերը հզոր գործիք են տալիս ~3–6 նմ հաստությամբ տարբեր փուլերի ծակոտկեն փաթիլներ ստանալու համար։Բացահայտվում և քննարկվում է նաև բորի էլեկտրաքիմիական վերացման մեխանիզմը։Այսպիսով, առաջարկվող մեթոդը կարող է ծառայել որպես նոր գործիք բարակ շերտով այրվածքների լայնածավալ արտադրության համար և արագացնել հետազոտությունների զարգացումը, որոնք կապված են այրվածքների և դրանց հնարավոր կիրառությունների հետ:
Երկչափ (2D) նյութերը վերջին տարիներին մեծ հետաքրքրություն են ստացել՝ շնորհիվ իրենց յուրահատուկ հատկությունների, ինչպիսիք են էլեկտրական հաղորդունակությունը կամ աչքի ընկնող ակտիվ մակերեսները:Գրաֆենային նյութերի զարգացումը ուշադրություն է հրավիրել այլ 2D նյութերի վրա, ուստի նոր 2D նյութերը լայնորեն ուսումնասիրվում են:Բացի հայտնի գրաֆենից, վերջերս ինտենսիվորեն ուսումնասիրվել են նաև անցումային մետաղների դիքալկոգենիդները (TMD), ինչպիսիք են WS21, MoS22, MoSe3 և WSe4:Չնայած վերը նշված նյութերին, վեցանկյուն բորի նիտրիդը (hBN), սև ֆոսֆորը և վերջերս հաջողությամբ արտադրված բորոնինը:Նրանց թվում բորը մեծ ուշադրություն է գրավել որպես ամենաերիտասարդ երկչափ համակարգերից մեկը:Այն շերտավորված է գրաֆենի պես, բայց հետաքրքիր հատկություններ է ցուցադրում իր անիզոտրոպության, պոլիմորֆիզմի և բյուրեղային կառուցվածքի շնորհիվ:Սորուն բորը հայտնվում է որպես հիմնական շինանյութ B12 իկոսաեդրոնում, սակայն բորի բյուրեղների տարբեր տեսակներ ձևավորվում են B12-ում միացման և կապի տարբեր մեթոդների միջոցով:Արդյունքում, բորի բլոկները սովորաբար չեն շերտավորվում գրաֆենի կամ գրաֆիտի նման, ինչը բարդացնում է բորի ստացման գործընթացը։Բացի այդ, բորոֆենի բազմաթիվ պոլիմորֆ ձևեր (օրինակ՝ α, β, α1, pmmm) այն ավելի բարդ են դարձնում5:Սինթեզի ընթացքում ձեռք բերված տարբեր փուլերը ուղղակիորեն ազդում են նավակների հատկությունների վրա:Հետևաբար, սինթետիկ մեթոդների մշակումը, որոնք հնարավորություն են տալիս ձեռք բերել մեծ կողային չափսերով և փաթիլների փոքր հաստությամբ փուլային հատուկ բորոցեններ, ներկայումս պահանջում է խորը ուսումնասիրություն:
2D նյութերի սինթեզման շատ մեթոդներ հիմնված են սոնոքիմիական պրոցեսների վրա, որոնց ժամանակ զանգվածային նյութերը տեղադրվում են լուծիչի մեջ, սովորաբար օրգանական լուծիչի մեջ, և մի քանի ժամ տեւողությամբ արտահոսում են:Ռանջան և այլք։6 հաջողությամբ շերտազատեց բորը բորոֆենի մեջ՝ օգտագործելով վերը նկարագրված մեթոդը:Նրանք ուսումնասիրեցին մի շարք օրգանական լուծիչներ (մեթանոլ, էթանոլ, իզոպրոպանոլ, ացետոն, DMF, DMSO) և ցույց տվեցին, որ ձայնային շերտազատումը պարզ մեթոդ է մեծ և բարակ բորի փաթիլներ ստանալու համար:Բացի այդ, նրանք ցույց տվեցին, որ փոփոխված Hummers մեթոդը կարող է օգտագործվել նաև բորի շերտազատման համար:Հեղուկ շերտավորումը ցուցադրվել է ուրիշների կողմից. Lin et al.7-ը բյուրեղային բորն օգտագործել է որպես ցածր շերտ β12-ծծմբային թիթեղներ սինթեզելու աղբյուր և հետագայում օգտագործել դրանք հորանի վրա հիմնված լիթիում-ծծմբային մարտկոցներում, իսկ Li et al.8 ցուցադրված ցածրաշերտ բորոնի թիթեղներ:.Այն կարելի է ձեռք բերել սոնոքիմիական սինթեզով և օգտագործել որպես գերկոնդենսատոր էլեկտրոդ։Այնուամենայնիվ, ատոմային շերտի նստեցումը (ALD) նույնպես բորի սինթեզի ներքևից վեր մեթոդներից մեկն է:Mannix et al.9-ը բորի ատոմները տեղավորել են ատոմային մաքուր արծաթի հենարանի վրա:Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել գերմաքուր բորոնի թիթեղներ, սակայն լաբորատոր մասշտաբով բորոնի արտադրությունը խիստ սահմանափակ է գործընթացի ծանր պայմանների պատճառով (գերբարձր վակուում):Հետևաբար, կարևոր է մշակել բորոնի արտադրության նոր արդյունավետ ռազմավարություններ, բացատրել աճի/շերտավորման մեխանիզմը և այնուհետև անցկացնել դրա հատկությունների ճշգրիտ տեսական վերլուծություն, ինչպիսիք են պոլիմորֆիզմը, էլեկտրական և ջերմային փոխանցումը:H. Liu et al.10-ում քննարկվել և բացատրվել է Cu(111) սուբստրատների վրա բորի աճի մեխանիզմը:Պարզվեց, որ բորի ատոմները հակված են ձևավորել 2D խիտ կլաստերներ՝ հիմնված եռանկյուն միավորների վրա, և գոյացման էներգիան անշեղորեն նվազում է կլաստերի չափի մեծացման հետ՝ ենթադրելով, որ պղնձի ենթաշերտերի վրա 2D բորի կլաստերները կարող են անվերջ աճել:Երկչափ բորի թիթեղների ավելի մանրամասն վերլուծությունը ներկայացված է D. Li et al.11, որտեղ նկարագրված են տարբեր սուբստրատներ և քննարկվում են հնարավոր կիրառությունները:Հստակորեն նշվում է, որ տեսական հաշվարկների և փորձարարական արդյունքների միջև կան որոշակի անհամապատասխանություններ:Ուստի տեսական հաշվարկներ են անհրաժեշտ՝ բորի աճի հատկություններն ու մեխանիզմները լիովին հասկանալու համար։Այս նպատակին հասնելու եղանակներից մեկը բորը հեռացնելու համար պարզ կպչուն ժապավենի օգտագործումն է, սակայն այն դեռևս շատ փոքր է՝ հիմնական հատկությունները ուսումնասիրելու և դրա գործնական կիրառումը փոփոխելու համար12:
Զանգվածային նյութերից 2D նյութերի ինժեներական պիլինգը էլեկտրաքիմիական պիլինգն է:Այստեղ էլեկտրոդներից մեկը բաղկացած է զանգվածային նյութից։Ընդհանուր առմամբ, միացությունները, որոնք սովորաբար շերտազատվում են էլեկտրաքիմիական մեթոդներով, բարձր հաղորդունակ են:Դրանք հասանելի են սեղմված ձողիկների կամ պլանշետների տեսքով:Գրաֆիտը կարող է հաջողությամբ շերտազատվել այս կերպ՝ շնորհիվ իր բարձր էլեկտրական հաղորդունակության:Աչին և նրա թիմը14 հաջողությամբ շերտազատել են գրաֆիտը՝ գրաֆիտի ձողերը վերածելով սեղմված գրաֆիտի՝ թաղանթի առկայության դեպքում, որն օգտագործվում է զանգվածային նյութի քայքայումը կանխելու համար:Այլ մեծածավալ լամինատները հաջողությամբ շերտազատվում են նմանատիպ եղանակով, օրինակ՝ օգտագործելով Janus15 էլեկտրաքիմիական շերտավորումը:Նմանապես, շերտավոր սև ֆոսֆորը էլեկտրաքիմիապես շերտավորված է, թթվային էլեկտրոլիտի իոններով, որոնք կիրառվող լարման պատճառով ցրվում են շերտերի միջև ընկած տարածությունում:Ցավոք, նույն մոտեցումը պարզապես չի կարող կիրառվել բորը բորոֆենի մեջ շերտավորելու դեպքում՝ հիմնական նյութի ցածր էլեկտրական հաղորդունակության պատճառով:Բայց ի՞նչ տեղի կունենա, եթե չամրացված բորի փոշին ներառվի մետաղական ցանցի մեջ (նիկել-նիկել կամ պղինձ-պղինձ), որը կօգտագործվի որպես էլեկտրոդ:Հնարավո՞ր է առաջացնել բորի հաղորդունակությունը, որը կարող է հետագայում էլեկտրաքիմիապես բաժանվել որպես էլեկտրական հաղորդիչների շերտավոր համակարգ:Ո՞րն է զարգացած ցածրաշերտ բորոնի փուլը:
Այս ուսումնասիրության մեջ մենք պատասխանում ենք այս հարցերին և ցույց ենք տալիս, որ այս պարզ ռազմավարությունը նոր ընդհանուր մոտեցում է տրամադրում բարակ այրվածքների արտադրության համար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում:
Լիթիումի քլորիդ (LiCl, 99.0%, CAS: 7447-41-8) և բորի փոշի (B, CAS: 7440-42-8) գնվել են Sigma Aldrich-ից (ԱՄՆ):Նատրիումի սուլֆատ (Na2SO4, ≥ 99.0%, CAS: 7757-82-6) մատակարարված Քեմպուրից (Լեհաստան):Օգտագործվել է դիմեթիլ սուլֆօքսիդ (DMSO, CAS: 67-68-5) Karpinex-ից (Լեհաստան):
Ատոմային ուժի մանրադիտակը (AFM MultiMode 8 (Bruker)) տեղեկատվություն է տրամադրում շերտավոր նյութի հաստության և ցանցի չափի մասին:Բարձր լուծաչափով փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակը (HR-TEM) կատարվել է FEI Tecnai F20 մանրադիտակի միջոցով 200 կՎ արագացնող լարման դեպքում:Ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոսկոպիայի (AAS) վերլուծությունը կատարվել է Hitachi Zeeman-ի բևեռացված ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետրի և բոցային նեբուլայզատորի միջոցով՝ որոշելու մետաղի իոնների միգրացիան դեպի լուծույթ էլեկտրաքիմիական շերտազատման ժամանակ:Սորուն բորի զետա պոտենցիալը չափվել և իրականացվել է Zeta Sizer-ի վրա (ZS Nano ZEN 3600, Malvern)՝ որոշելու զանգվածային բորի մակերեսային ներուժը:Նմուշների մակերեսի քիմիական բաղադրությունը և հարաբերական ատոմային տոկոսներն ուսումնասիրվել են ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի միջոցով (XPS):Չափումները կատարվել են Mg Ka ճառագայթման միջոցով (hν = 1253,6 eV) PREVAC համակարգում (Լեհաստան), որը հագեցած է Scienta SES 2002 էլեկտրոնային էներգիայի անալիզատորով (Շվեդիա), որն աշխատում է հաստատուն փոխանցվող էներգիայով (Ep = 50 eV):Վերլուծության պալատը տարհանվում է 5×10-9 մբ-ից ցածր ճնշման տակ:
Սովորաբար, 0,1 գ ազատ հոսող բորի փոշին սկզբում սեղմվում է մետաղական ցանցի սկավառակի մեջ (նիկել կամ պղինձ)՝ օգտագործելով հիդրավլիկ մամլիչ:Սկավառակի տրամագիծը 15 մմ է։Պատրաստված սկավառակները օգտագործվում են որպես էլեկտրոդներ:Օգտագործվել են երկու տեսակի էլեկտրոլիտներ՝ (i) 1 M LiCl DMSO-ում և (ii) 1 M Na2SO4 դեիոնացված ջրում:Որպես օժանդակ էլեկտրոդ օգտագործվել է պլատինե մետաղալար։Աշխատանքային կայանի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկար 1-ում: Էլեկտրաքիմիական քերծվածքում տրված հոսանք (1 Ա, 0,5 Ա կամ 0,1 Ա) կիրառվում է կաթոդի և անոդի միջև:Յուրաքանչյուր փորձի տեւողությունը 1 ժամ է։Դրանից հետո հավաքվել է վերին նյութը, ցենտրիֆուգվել 5000 պտ/րոպե արագությամբ և մի քանի անգամ (3-5 անգամ) լվանալ դեիոնացված ջրով։
Տարբեր պարամետրեր, ինչպիսիք են էլեկտրոդների միջև ժամանակը և հեռավորությունը, ազդում են էլեկտրաքիմիական տարանջատման վերջնական արտադրանքի մորֆոլոգիայի վրա:Այստեղ մենք ուսումնասիրում ենք էլեկտրոլիտի ազդեցությունը, կիրառվող հոսանքը (1 Ա, 0,5 Ա և 0,1 Ա; լարումը 30 Վ) և մետաղական ցանցի տեսակը (Ni կախված ազդեցության չափից):Փորձարկվել են երկու տարբեր էլեկտրոլիտներ. (i) 1 M լիթիումի քլորիդ (LiCl) դիմեթիլ սուլֆօքսիդում (DMSO) և (ii) 1 M նատրիումի սուլֆատ (Na2SO4) դեիոնացված (DI) ջրի մեջ:Առաջինում լիթիումի կատիոնները (Li+) կմիավորվեն բորի մեջ, որը կապված է գործընթացում բացասական լիցքի հետ:Վերջին դեպքում սուլֆատային անիոնը (SO42-) կմիավորվի դրական լիցքավորված բորի մեջ:
Սկզբում վերը նշված էլեկտրոլիտների գործողությունը ցուցադրվել է 1 Ա հոսանքի դեպքում: Գործընթացը տևել է 1 ժամ երկու տեսակի մետաղական ցանցերով (Ni և Cu), համապատասխանաբար:Նկար 2-ը ցույց է տալիս ստացված նյութի ատոմային ուժի մանրադիտակի (AFM) պատկերը, իսկ համապատասխան բարձրության պրոֆիլը ներկայացված է Նկար S1-ում:Բացի այդ, յուրաքանչյուր փորձի ժամանակ պատրաստված փաթիլների բարձրությունը և չափերը ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում: Ըստ երևույթին, Na2SO4-ը որպես էլեկտրոլիտ օգտագործելիս փաթիլների հաստությունը շատ ավելի քիչ է պղնձե ցանց օգտագործելիս:Նիկելի կրիչի առկայության դեպքում մաքրված փաթիլների համեմատ հաստությունը նվազում է մոտ 5 անգամ։Հետաքրքիր է, որ կշեռքների չափերի բաշխումը նման էր:Այնուամենայնիվ, LiCl/DMSO-ն արդյունավետ էր շերտազատման գործընթացում՝ օգտագործելով երկու մետաղական ցանցեր, ինչի արդյունքում առաջացել է բորոցենի 5–15 շերտ, որը նման է այլ շերտազատող հեղուկներին, որի արդյունքում առաջացել է բորոցենի մի քանի շերտեր7,8:Հետևաբար, հետագա ուսումնասիրությունները կբացահայտեն այս էլեկտրոլիտում շերտավորված նմուշների մանրամասն կառուցվածքը:
AFM պատկերներ բորոցենի թիթեղների էլեկտրաքիմիական շերտազատումից հետո A Cu_Li+_1 A, B Cu_SO42−_1 A, C Ni_Li+_1 A և D Ni_SO42−_1 A:
Վերլուծությունն իրականացվել է փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով (TEM):Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, բորի հիմնական կառուցվածքը բյուրեղային է, ինչի մասին վկայում են ինչպես բորի, այնպես էլ շերտավոր բորի TEM պատկերները, ինչպես նաև արագ Ֆուրիեի փոխակերպման (FFT) և հետագա ընտրված տարածքի էլեկտրոնի դիֆրակցիայի (SAED) օրինաչափությունները:Շերտազերծման գործընթացից հետո նմուշների միջև հիմնական տարբերությունները հեշտությամբ երևում են TEM պատկերներում, որտեղ d-ի միջակայքերը ավելի հստակ են, իսկ հեռավորությունները՝ շատ ավելի կարճ (0,35–0,9 նմ, Աղյուսակ S2):Մինչ պղնձե ցանցի վրա պատրաստված նմուշները համապատասխանում էին բորի β-ռոմբոեդրային կառուցվածքին8, նմուշները պատրաստված էին նիկելի օգտագործմամբցանցհամապատասխանեցրեց վանդակավոր պարամետրերի տեսական կանխատեսումները՝ β12 և χ317:Սա ապացուցեց, որ բորոցենի կառուցվածքը բյուրեղային է, բայց հաստությունը և բյուրեղային կառուցվածքը փոխվել են շերտազատումից հետո։Այնուամենայնիվ, այն հստակ ցույց է տալիս օգտագործվող ցանցի (Cu կամ Ni) կախվածությունը ստացված հորանի բյուրեղությունից:Cu-ի կամ Ni-ի համար այն կարող է լինել համապատասխանաբար միաբյուրեղ կամ բազմաբյուրեղ:Բյուրեղային փոփոխություններ են հայտնաբերվել նաև շերտազատման այլ մեթոդներում18,19:Մեր դեպքում d քայլը և վերջնական կառուցվածքը մեծապես կախված են օգտագործվող ցանցի տեսակից (Ni, Cu):Զգալի տատանումներ կարելի է գտնել SAED օրինաչափություններում, ինչը ենթադրում է, որ մեր մեթոդը հանգեցնում է ավելի միատեսակ բյուրեղային կառուցվածքների ձևավորմանը:Բացի այդ, տարրական քարտեզագրումը (EDX) և STEM պատկերումն ապացուցեցին, որ պատրաստված 2D նյութը բաղկացած է բորից (նկ. S5):Այնուամենայնիվ, կառուցվածքը ավելի խորը հասկանալու համար անհրաժեշտ է արհեստական ​​բորոֆենների հատկությունների հետագա ուսումնասիրություններ:Մասնավորապես, պետք է շարունակել փորված եզրերի վերլուծությունը, քանի որ դրանք վճռորոշ դեր են խաղում նյութի կայունության և դրա կատալիտիկ կատարողականության հարցում20,21,22:
A, B Cu_Li+_1 A և C Ni_Li+_1 A սորուն բորի TEM պատկերներ և համապատասխան SAED նախշեր (A', B', C');արագ Ֆուրիեի փոխակերպում (FFT) ներդիր TEM պատկերին:
Կատարվել է ռենտգեն ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիա (XPS)՝ որոշելու ձորի նմուշների օքսիդացման աստիճանը։Բորոֆենի նմուշների տաքացման ժամանակ բոր-բոր հարաբերակցությունը 6,97%-ից հասել է 28,13%-ի (Աղյուսակ S3):Մինչդեռ, բորի ենթօքսիդի (BO) կապերի կրճատումը հիմնականում տեղի է ունենում մակերևութային օքսիդների տարանջատման և բորի ենթօքսիդի B2O3-ի փոխակերպման շնորհիվ, ինչը ցույց է տալիս նմուշներում B2O3-ի ավելացված քանակությունը:Նկ.S8-ը ցույց է տալիս տաքացման ժամանակ բորի և օքսիդի տարրերի միացման հարաբերակցության փոփոխությունները:Ընդհանուր սպեկտրը ներկայացված է նկ.S7.Փորձարկումները ցույց են տվել, որ բորոնենը մակերեսի վրա օքսիդացել է բոր/օքսիդ հարաբերակցությամբ 1:1 նախքան տաքացումը և 1,5:1 տաքացումից հետո:XPS-ի ավելի մանրամասն նկարագրության համար տե՛ս Լրացուցիչ տեղեկատվություն:
Հետագա փորձերն իրականացվել են՝ ստուգելու էլեկտրաքիմիական տարանջատման ժամանակ էլեկտրոդների միջև կիրառվող հոսանքի ազդեցությունը:Փորձարկումներն իրականացվել են համապատասխանաբար 0,5 Ա և 0,1 Ա հոսանքներով LiCl/DMSO-ում:AFM-ի ուսումնասիրությունների արդյունքները ներկայացված են Նկար 4-ում, իսկ համապատասխան բարձրության պրոֆիլները ներկայացված են Նկ.S2 և S3.Հաշվի առնելով, որ բորոֆենի միաշերտի հաստությունը մոտ 0,4 նմ է, 12,23 փորձարկումներում 0,5 Ա-ում և պղնձե ցանցի առկայության դեպքում, ամենաբարակ փաթիլները համապատասխանում են 5–11 բորոֆենի շերտերին՝ կողային չափերով մոտ 0,6–2,5 մկմ։Բացի այդ, փորձերի ժամանակնիկելստացվել են ցանցեր, չափազանց փոքր հաստության բաշխմամբ (4,82–5,27 նմ) փաթիլներ։Հետաքրքիր է, որ սոնոքիմիական մեթոդներով ստացված բորի փաթիլներն ունեն նմանատիպ փաթիլների չափսեր՝ 1,32–2,32 նմ7 կամ 1,8–4,7 նմ8 միջակայքում։Բացի այդ, գրաֆենի էլեկտրաքիմիական շերտավորումը, որն առաջարկվել է Աչիի և այլոց կողմից:14-ը հանգեցրեց ավելի մեծ փաթիլների (>30 մկմ), որը կարող է կապված լինել սկզբնական նյութի չափի հետ:Այնուամենայնիվ, գրաֆենի փաթիլները ունեն 2–7 նմ հաստություն։Ավելի միատեսակ չափի և բարձրության փաթիլներ կարելի է ձեռք բերել կիրառական հոսանքը 1 Ա-ից մինչև 0,1 Ա նվազեցնելով: Այսպիսով, 2D նյութերի այս հիմնական հյուսվածքային պարամետրը վերահսկելը պարզ ռազմավարություն է:Նշենք, որ 0,1 Ա հոսանք ունեցող նիկելային ցանցի վրա կատարված փորձերը հաջող չեն պսակվել։Դա պայմանավորված է պղնձի համեմատ նիկելի ցածր էլեկտրական հաղորդունակությամբ և բորոֆենի ձևավորման համար պահանջվող անբավարար էներգիայով24:Cu_Li+_0.5 A, Cu_Li+_0.1 A, Cu_SO42-_1 A, Ni_Li-_0.5 A և Ni_SO42-_1 A-ի TEM վերլուծությունը ներկայացված է համապատասխանաբար Նկար S3-ում և Նկար S4-ում:
Էլեկտրաքիմիական աբլացիա, որին հաջորդում է AFM պատկերումը:(A) Cu_Li+_1A, (B) Cu_Li+_0.5A, (C) Cu_Li+_0.1A, (D) Ni_Li+_1A, (E) Ni_Li+_0.5A:
Այստեղ մենք նաև առաջարկում ենք մեծածավալ հորատանցքի բարակ շերտով փորվածքների շերտավորման հնարավոր մեխանիզմ (նկ. 5):Սկզբում զանգվածային բուրդը սեղմված էր Cu/Ni ցանցի մեջ՝ էլեկտրոդում հաղորդունակություն առաջացնելու համար, որը հաջողությամբ կիրառեց լարումը օժանդակ էլեկտրոդի (Pt մետաղալար) և աշխատանքային էլեկտրոդի միջև:Սա թույլ է տալիս իոններին գաղթել էլեկտրոլիտի միջով և ներթափանցել կաթոդի/անոդի նյութում՝ կախված օգտագործվող էլեկտրոլիտից:AAS վերլուծությունը ցույց է տվել, որ այս գործընթացի ընթացքում մետաղական ցանցից իոններ չեն ազատվել (տես Լրացուցիչ տեղեկատվություն):ցույց տվեց, որ էլեկտրոլիտից միայն իոնները կարող են թափանցել բորի կառուցվածք:Այս գործընթացում օգտագործվող խոշոր առևտրային բորը հաճախ կոչվում է «ամորֆ բոր»՝ առաջնային բջիջների միավորների իր պատահական բաշխման պատճառով՝ իկոսաեդրալ B12, որը տաքացվում է մինչև 1000°C՝ ձևավորելու կարգավորված β-ռոմբոեդրային կառուցվածք (նկ. S6): 25 .Ըստ տվյալների՝ առաջին փուլում լիթիումի կատիոնները հեշտությամբ ներթափանցվում են բորի կառուցվածքում և պոկում B12 մարտկոցի բեկորները՝ ի վերջո ձևավորելով երկչափ բորոնի կառուցվածք՝ բարձր կարգավորված կառուցվածքով, ինչպիսիք են β-rhombohedra, β12 կամ χ3: , կախված կիրառվող հոսանքից ևցանցնյութական.Li+-ի հարաբերակցությունը մեծածավալ բորի և դրա առանցքային դերը պարզելու համար, նրա զետա պոտենցիալը (ZP) չափվել է մինչև -38 ± 3,5 մՎ (տես Լրացուցիչ տեղեկատվություն):Բորային բորի բացասական ZP արժեքը ցույց է տալիս, որ դրական լիթիումի կատիոնների ինտերկալացիան ավելի արդյունավետ է, քան այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված այլ իոնները (օրինակ՝ SO42-):Սա նաև բացատրում է Li+-ի ավելի արդյունավետ ներթափանցումը բորի կառուցվածքի մեջ, ինչը հանգեցնում է ավելի արդյունավետ էլեկտրաքիմիական հեռացմանը:
Այսպիսով, մենք մշակել ենք ցածրաշերտ բորերի ստացման նոր մեթոդ՝ բորի էլեկտրաքիմիական շերտավորման միջոցով՝ օգտագործելով Cu/Ni ցանցերը Li+/DMSO և SO42-/H2O լուծույթներում։Այն նաև ելք է տալիս տարբեր փուլերում՝ կախված կիրառվող հոսանքից և օգտագործվող ցանցից:Առաջարկվում և քննարկվում է նաև շերտազատման գործընթացի մեխանիզմը։Կարելի է եզրակացնել, որ որակով վերահսկվող ցածր շերտով բորոնը հեշտությամբ կարելի է արտադրել՝ ընտրելով համապատասխան մետաղական ցանց՝ որպես բորի կրիչ և օպտիմալացնելով կիրառվող հոսանքը, որը հետագայում կարող է օգտագործվել հիմնական հետազոտություններում կամ գործնական կիրառություններում:Ավելի կարևոր է, որ սա բորի էլեկտրաքիմիական շերտավորման առաջին հաջող փորձն է։Ենթադրվում է, որ այս ճանապարհը սովորաբար կարող է օգտագործվել ոչ հաղորդիչ նյութերը երկչափ ձևերի շերտազատելու համար:Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ է ավելի լավ հասկանալ սինթեզված ցածր շերտի այրվածքների կառուցվածքը և հատկությունները, ինչպես նաև լրացուցիչ հետազոտություններ:
Ընթացիկ ուսումնասիրության ընթացքում ստեղծված և/կամ վերլուծված տվյալների հավաքածուները հասանելի են RepOD պահոցից՝ https://doi.org/10.18150/X5LWAN:
Desai, JA, Adhikari, N. and Kaul, AB Semiconductor WS2 կեղևի քիմիական արդյունավետությունը և դրա կիրառումը հավելումներով պատրաստված գրաֆեն-WS2-գրաֆեն հետերոկառուցվածքային ֆոտոդիոդներում:RSC Advances 9, 25805–25816:https://doi.org/10.1039/C9RA03644J (2019):
Li, L. et al.MoS2 շերտազատում էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ:J. համաձուլվածքներ.Համեմատեք.862, 158551. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2020.158551 (2021):
Chen, X. et al.Հեղուկ փուլային շերտավորված 2D MoSe2 նանոթերթներ՝ սենյակային ջերմաստիճանում բարձր արդյունավետության NO2 գազի սենսորի համար:Նանոտեխնոլոգիա 30, 445503. https://doi.org/10.1088/1361-6528/AB35EC (2019):
Յուանը, Լ. և այլք:Լայնածավալ 2D նյութերի որակական մեխանիկական շերտազատման հուսալի մեթոդ:AIP Advances 6, 125201. https://doi.org/10.1063/1.4967967 (2016):
Ou, M. et al.Բորի առաջացումը և էվոլյուցիան.Ընդլայնված գիտություն.8, 2001 801. https://doi.org/10.1002/ADVS.202001801 (2021):
Ranjan, P. et al.Առանձին նավակներ և դրանց հիբրիդները:Ընդլայնված Մայր բուհի.31։1-8։https://doi.org/10.1002/adma.201900353 (2019):
Lin, H. et al.Ցանցից դուրս, β12-ծածկույթով ցածրաշերտ վաֆլիների լայնածավալ արտադրություն՝ որպես լիթիում-ծծմբային մարտկոցների արդյունավետ էլեկտրակատալիզատորներ:SAU Nano 15, 17327–17336 թթ.https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04961 (2021):
Lee, H. et al.Ցածրաշերտ բորի թիթեղների լայնածավալ արտադրություն և դրանց գերազանց գերհզոր հզորություն հեղուկ ֆազային տարանջատման միջոցով:SAU Nano 12, 1262–1272 թթ.https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07444 (2018):
Mannix, AJ Բորի սինթեզ. Անիզոտրոպ երկչափ բորի պոլիմորֆներ:Գիտություն 350 (2015), 1513-1516 թթ.https://doi.org/10.1126/science.aad1080 (1979):
Liu H., Gao J. և Zhao J. Բորի կլաստերներից մինչև 2D բորի թերթեր Cu(111) մակերեսների վրա՝ աճի մեխանիզմ և ծակոտիների ձևավորում:գիտությունը։Հաշվետվություն 3, 1–9.https://doi.org/10.1038/srep03238 (2013):
Lee, D. et al.Երկչափ բորի թիթեղներ՝ կառուցվածք, աճ, էլեկտրոնային և ջերմային տրանսպորտային հատկություններ:Ընդլայնված հնարավորություններ.Մայր բուհի.30, 1904349. https://doi.org/10.1002/adfm.201904349 (2020):
Chahal, S. et al.Բորենը շերտազատվում է միկրոմեխանիկայի միջոցով:Ընդլայնված Մայր բուհի.2102039(33), 1-13.https://doi.org/10.1002/adma.202102039 (2021):
Liu, F. et al.Գրաֆենի նյութերի սինթեզը էլեկտրաքիմիական շերտազատման միջոցով. վերջին առաջընթացը և ապագա ներուժը.Carbon Energy 1, 173–199.https://doi.org/10.1002/CEY2.14 (2019):
Achi, TS et al.Էլեկտրաքիմիական շերտավորման միջոցով սեղմված գրաֆիտից պատրաստված գրաֆենի բարձր եկամտաբերության մասշտաբային նանոթերթեր:գիտությունը։Զեկույց 8(1), 8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32741-3 (2018 թ.):
Fang, Y. et al.Յանուսի երկչափ նյութերի էլեկտրաքիմիական շերտազատում.Ջ. Մայր բուհի.Քիմիական.A. 7, 25691–25711:https://doi.org/10.1039/c9ta10487a (2019):
Ambrosi A., Sofer Z. and Pumera M. Շերտավոր սև ֆոսֆորի էլեկտրաքիմիական շերտազատում դեպի ֆոսֆոր:Էնջի.Քիմիական.129, 10579–10581 թթ.https://doi.org/10.1002/ange.201705071 (2017):
Feng, B. et al.Բորի երկչափ թերթիկի փորձարարական իրականացում.Ազգային Քիմիական.8, 563–568 թթ.https://doi.org/10.1038/nchem.2491 (2016):
Xie Z. et al.Երկչափ բորոնեն. հատկություններ, պատրաստում և խոստումնալից կիրառություններ:Հետազոտություն 2020, 1-23.https://doi.org/10.34133/2020/2624617 (2020 թ.):
Gee, X. et al.Գերազանց բարակ երկչափ բորի նանոթերթերի վերից վար նոր սինթեզ՝ պատկերով առաջնորդվող մուլտիմոդալ քաղցկեղի բուժման համար:Ընդլայնված Մայր բուհի.30, 1803031. https://doi.org/10.1002/ADMA.201803031 (2018):
Chang, Y., Zhai, P., Hou, J., Zhao, J., and Gao, J. Superior HER և OER սելենի թափուր աշխատատեղերի կատալիտիկ կատարումը արատավոր ինժեներական PtSe 2-ում. մոդելավորումից մինչև փորձ:Առաջադեմ էներգիայի Մայր բուհի.12, 2102359. https://doi.org/10.1002/aenm.202102359 (2022):
Li, S. et al.Ֆոսֆորային նանոժապավենի եզրային էլեկտրոնային և ֆոնոնային վիճակների վերացում՝ եզակի եզրերի վերակառուցման միջոցով:18 տարով փոքր՝ 2105130։ https://doi.org/10.1002/smll.202105130 (2022)։
Zhang, Yu, et al.կնճռոտ α-ֆազային միաշերտերի համընդհանուր զիգզագային վերակառուցում և դրանց արդյունքում առաջացած ամուր տիեզերական լիցքի բաժանում:Նանոլետ.21, 8095–8102 թթ.https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02461 (2021):
Lee, W. et al.Մեղրախորիսխ բորոնի փորձարարական իրականացում.գիտությունը։ցուլ.63, 282-286։https://doi.org/10.1016/J.SCIB.2018.02.006 (2018 թ.):
Taherian, R. Conductivity Theory, Conductivity.Պոլիմերների վրա հիմնված կոմպոզիտներում. փորձեր, մոդելավորում և կիրառություններ (Kausar, A. ed.) 1–18 (Elsevier, Amsterdam, 2019):https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812541-0.00001-X.
Gillespie, JS, Talley, P., Line, LE, Overman, KD, Synthesis, B., Kohn, JAWF, Nye, GK, Gole, E., Laubengayer, V., Hurd, DT, Newkirk, AE, Hoard, JL, Johnston, HLN, Hersh, EC Kerr, J., Rossini, FD, Wagman, DD, Evans, WH, Levine, S., Jaffee, I. Newkirk և boranes:Ավելացնել.քիմ.սեր.65, 1112. https://pubs.acs.org/sharingguidelines (21 հունվարի, 2022 թ.):
Այս ուսումնասիրությունն իրականացվել է Ազգային գիտական ​​կենտրոնի (Լեհաստան) աջակցությամբ՝ թիվ 1 դրամաշնորհի ներքո:OPUS21 (2021/41/B/ST5/03279):
Նիկելային մետաղական ցանցը արդյունաբերական մետաղալարերի տեսակ էկտորպատրաստված նիկելային մետաղալարից:Այն բնութագրվում է իր ամրությամբ, էլեկտրական հաղորդունակությամբ և կոռոզիայից և ժանգից դիմադրությամբ:Իր եզակի հատկությունների շնորհիվ նիկելային մետաղական ցանցը սովորաբար օգտագործվում է այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են ֆիլտրումը, մաղումը և տարանջատումը այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են օդատիեզերական, քիմիական և սննդի վերամշակումը:Այն հասանելի է ցանցերի մի շարք չափերի և մետաղալարերի տրամագծերով՝ տարբեր պահանջներին համապատասխան: