გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს.თქვენ იყენებთ ბრაუზერის ვერსიას შეზღუდული CSS მხარდაჭერით.საუკეთესო გამოცდილებისთვის გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).გარდა ამისა, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვაჩვენებთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
სლაიდერები, რომლებიც აჩვენებს სამ სტატიას თითო სლაიდზე.გამოიყენეთ უკანა და შემდეგი ღილაკები სლაიდებში გადასაადგილებლად, ან სლაიდის კონტროლერის ღილაკები ბოლოს თითოეულ სლაიდში გადასაადგილებლად.
მოხსენებული არაგამტარ ბორის ელექტროქიმიურ სტრატიფიკაციაზე თხელ შრის ბორებად.ეს უნიკალური ეფექტი მიიღწევა ნაყარი ბორის ლითონის ბადეში ჩართვის გზით, რომელიც იწვევს ელექტრო გამტარობას და ხსნის ადგილს ბორის წარმოებისთვის ამ სიცოცხლისუნარიანი სტრატეგიით.სხვადასხვა ელექტროლიტებზე ჩატარებული ექსპერიმენტები იძლევა მძლავრ ინსტრუმენტს სხვადასხვა ფაზის წიბოების მოსაპოვებლად ~3-6 ნმ სისქით.ასევე გამოვლენილია და განიხილება ბორის ელექტროქიმიური ელიმინაციის მექანიზმი.ამგვარად, შემოთავაზებული მეთოდი შეიძლება გახდეს ახალი ინსტრუმენტი თხელი ფენის ბუჩქების ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის და დააჩქაროს კვლევების განვითარება, რომელიც დაკავშირებულია ბუჩქებთან და მათ პოტენციურ აპლიკაციებთან.
ორგანზომილებიანმა (2D) მასალებმა დიდი ინტერესი გამოიწვია ბოლო წლებში მათი უნიკალური თვისებების გამო, როგორიცაა ელექტროგამტარობა ან გამოჩენილი აქტიური ზედაპირები.გრაფენის მასალების განვითარებამ ყურადღება მიიპყრო სხვა 2D მასალებზე, ამიტომ ახალი 2D მასალები ფართოდ არის გამოკვლეული.გარდა ცნობილი გრაფენისა, ბოლო დროს ინტენსიურად იქნა შესწავლილი გარდამავალი ლითონის დიქალკოგენიდები (TMD), როგორიცაა WS21, MoS22, MoSe3 და WSe4.მიუხედავად ზემოაღნიშნული მასალებისა, ექვსკუთხა ბორის ნიტრიდი (hBN), შავი ფოსფორი და ბოლო დროს წარმატებით წარმოებული ბორონენი.მათ შორის ბორმა დიდი ყურადღება მიიპყრო, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ახალგაზრდა ორგანზომილებიანი სისტემა.ის გრაფენის მსგავსად ფენიანია, მაგრამ საინტერესო თვისებებს ავლენს მისი ანიზოტროპიის, პოლიმორფიზმისა და კრისტალური სტრუქტურის გამო.ნაყარი ბორი ჩნდება, როგორც ძირითადი სამშენებლო ბლოკი B12 იკოზაედრონში, მაგრამ ბორის კრისტალების სხვადასხვა ტიპები წარმოიქმნება B12-ში შეერთებისა და შემაკავშირებელ სხვადასხვა მეთოდით.შედეგად, ბორის ბლოკები ჩვეულებრივ არ არის ფენიანი, როგორც გრაფენი ან გრაფიტი, რაც ართულებს ბორის მიღების პროცესს.გარდა ამისა, ბოროფენის მრავალი პოლიმორფული ფორმა (მაგ. α, β, α1, pmmm) მას კიდევ უფრო რთულს ხდის5.სინთეზის დროს მიღწეული სხვადასხვა სტადია პირდაპირ გავლენას ახდენს ძაფების თვისებებზე.ამიტომ, სინთეზური მეთოდების შემუშავება, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ფაზასპეციფიკური ბოროცენების მიღებას დიდი გვერდითი ზომებით და მცირე სისქის ფანტელებით, ამჟამად საჭიროებს ღრმა შესწავლას.
2D მასალების სინთეზის მრავალი მეთოდი ემყარება სონოქიმიურ პროცესებს, რომლებშიც ნაყარი მასალები მოთავსებულია გამხსნელში, ჩვეულებრივ ორგანულ გამხსნელში, და ამუშავებენ სონიკას რამდენიმე საათის განმავლობაში.რანჯანი და სხვ.6-მა წარმატებით გაანადგურა ნაყარი ბორი ბოროფენად ზემოთ აღწერილი მეთოდის გამოყენებით.მათ შეისწავლეს ორგანული გამხსნელების მთელი რიგი (მეთანოლი, ეთანოლი, იზოპროპანოლი, აცეტონი, DMF, DMSO) და აჩვენეს, რომ სონიკირებული აქერცვლა მარტივი მეთოდია დიდი და თხელი ბორის ფანტელების მისაღებად.გარდა ამისა, მათ აჩვენეს, რომ შეცვლილი ჰამერის მეთოდი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბორის აქერცვლაში.თხევადი სტრატიფიკაცია აჩვენეს სხვებმა: Lin et al.7 გამოიყენა კრისტალური ბორი, როგორც წყარო დაბალი ფენის β12-ბორნის ფურცლების სინთეზირებისთვის და შემდგომში გამოიყენა ისინი ბორეზე დაფუძნებულ ლითიუმ-გოგირდის ბატარეებში და Li et al.8 აჩვენა დაბალი ფენის ბორონენის ფურცელი..მისი მიღება შესაძლებელია სონოქიმიური სინთეზით და გამოიყენება სუპერკონდენსატორის ელექტროდად.თუმცა, ატომური შრის დეპონირება (ALD) ასევე ბორის სინთეზის ერთ-ერთი მეთოდია.მანიქსმა და სხვებმა 9-მა ბორის ატომები მოათავსეს ატომურად სუფთა ვერცხლის საყრდენზე.ეს მიდგომა შესაძლებელს ხდის ულტრასუფთა ბორონენის ფურცლების მიღებას, თუმცა ბორონის ლაბორატორიული მასშტაბის წარმოება მკაცრად შეზღუდულია პროცესის მკაცრი პირობების გამო (ულტრა მაღალი ვაკუუმი).აქედან გამომდინარე, ძალიან მნიშვნელოვანია ბორონენის წარმოების ახალი ეფექტური სტრატეგიების შემუშავება, ზრდის/სტრატიფიკაციის მექანიზმის ახსნა და შემდეგ მისი თვისებების ზუსტი თეორიული ანალიზის ჩატარება, როგორიცაა პოლიმორფიზმი, ელექტრო და თერმული გადაცემა.ჰ.ლიუ და სხვ.10 განხილული და ახსნილი იყო ბორის ზრდის მექანიზმი Cu(111) სუბსტრატებზე.აღმოჩნდა, რომ ბორის ატომები მიდრეკილნი არიან სამკუთხა ერთეულებზე დაფუძნებული 2D მკვრივი გროვების ფორმირებისთვის და ფორმირების ენერგია სტაბილურად მცირდება მტევნის ზომის მატებასთან ერთად, რაც ვარაუდობს, რომ სპილენძის სუბსტრატებზე 2D ბორის მტევანი შეიძლება განუსაზღვრელი ვადით გაიზარდოს.ორგანზომილებიანი ბორის ფურცლების უფრო დეტალური ანალიზი წარმოდგენილია D. Li et al.11, სადაც აღწერილია სხვადასხვა სუბსტრატები და განხილულია შესაძლო აპლიკაციები.ნათლად არის მითითებული, რომ არსებობს გარკვეული შეუსაბამობები თეორიულ გამოთვლებსა და ექსპერიმენტულ შედეგებს შორის.ამიტომ, თეორიული გამოთვლებია საჭირო ბორის ზრდის თვისებებისა და მექანიზმების სრულად გასაგებად.ამ მიზნის მიღწევის ერთ-ერთი გზაა ბორის მოსაშორებლად მარტივი წებოვანი ლენტის გამოყენება, მაგრამ ეს ჯერ კიდევ ძალიან მცირეა ძირითადი თვისებების შესასწავლად და მისი პრაქტიკული გამოყენების შესაცვლელად12.
ნაყარი მასალებისგან 2D მასალების ინჟინერიული პილინგის პერსპექტიული გზაა ელექტროქიმიური პილინგი.აქ ერთ-ერთი ელექტროდი შედგება ნაყარი მასალისგან.ზოგადად, ნაერთები, რომლებიც, როგორც წესი, იხსნება ელექტროქიმიური მეთოდებით, ძალიან გამტარია.ისინი ხელმისაწვდომია შეკუმშული ჩხირების ან ტაბლეტების სახით.გრაფიტის ამ გზით წარმატებით აქერცვლა შესაძლებელია მაღალი ელექტრული გამტარობის გამო.აჩიმ და მისმა გუნდმა14 წარმატებით გაასუფთავეს გრაფიტი გრაფიტის ღეროების დაპრესილ გრაფიტად გარდაქმნით მემბრანის თანდასწრებით, რომელიც გამოიყენება ნაყარი მასალის დაშლის თავიდან ასაცილებლად.სხვა მოცულობითი ლამინატები წარმატებით იხსნება მსგავსი გზით, მაგალითად, Janus15 ელექტროქიმიური დელიმინაციის გამოყენებით.ანალოგიურად, ფენოვანი შავი ფოსფორი ელექტროქიმიურად არის სტრატიფიცირებული, მჟავე ელექტროლიტური იონები ვრცელდება ფენებს შორის სივრცეში გამოყენებული ძაბვის გამო.სამწუხაროდ, იგივე მიდგომა არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბორის ბოროფენად სტრატიფიკაციისთვის, ნაყარი მასალის დაბალი ელექტრული გამტარობის გამო.მაგრამ რა მოხდება, თუ ფხვიერი ბორის ფხვნილი შედის ლითონის ბადეში (ნიკელ-ნიკელი ან სპილენძი-სპილენძი) ელექტროდად გამოსაყენებლად?შესაძლებელია თუ არა ბორის გამტარობის გამოწვევა, რომელიც შეიძლება შემდგომ ელექტროქიმიურად გაიყოს ელექტრული გამტარების ფენოვანი სისტემის სახით?რა ფაზაშია განვითარებული დაბალი ფენის ბორონენი?
ამ კვლევაში ჩვენ ვპასუხობთ ამ კითხვებზე და ვაჩვენებთ, რომ ეს მარტივი სტრატეგია უზრუნველყოფს ახალ ზოგად მიდგომას თხელი ბუსუსების წარმოებისთვის, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 1.
ლითიუმის ქლორიდი (LiCl, 99.0%, CAS: 7447-41-8) და ბორის ფხვნილი (B, CAS: 7440-42-8) შეძენილია Sigma Aldrich-დან (აშშ).ნატრიუმის სულფატი (Na2SO4, ≥ 99.0%, CAS: 7757-82-6) მოწოდებული ჩემპურიდან (პოლონეთი).გამოყენებული იყო დიმეთილ სულფოქსიდი (DMSO, CAS: 67-68-5) კარპინექსიდან (პოლონეთი).
ატომური ძალის მიკროსკოპია (AFM MultiMode 8 (Bruker)) გვაწვდის ინფორმაციას ფენიანი მასალის სისქესა და გისოსების ზომაზე.მაღალი გარჩევადობის გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია (HR-TEM) ჩატარდა FEI Tecnai F20 მიკროსკოპის გამოყენებით 200 კვ აჩქარების ძაბვაზე.ატომური შთანთქმის სპექტროსკოპიის (AAS) ანალიზი ჩატარდა Hitachi Zeeman-ის პოლარიზებული ატომური შთანთქმის სპექტროფოტომეტრის და ალი ნებულაიზერის გამოყენებით, რათა განესაზღვრათ ლითონის იონების მიგრაცია ხსნარში ელექტროქიმიური აქერცვლის დროს.ნაყარი ბორის ზეტა პოტენციალი გაიზომა და განხორციელდა Zeta Sizer-ზე (ZS Nano ZEN 3600, Malvern) ნაყარი ბორის ზედაპირული პოტენციალის დასადგენად.ნიმუშების ზედაპირის ქიმიური შემადგენლობა და ფარდობითი ატომური პროცენტები შესწავლილი იქნა რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიით (XPS).გაზომვები განხორციელდა Mg Ka-ს გამოსხივების გამოყენებით (hν = 1253,6 eV) PREVAC სისტემაში (პოლონეთი), რომელიც აღჭურვილი იყო Scienta SES 2002 ელექტრონული ენერგიის ანალიზატორით (შვედეთი), რომელიც მუშაობს მუდმივი გადაცემის ენერგიით (Ep = 50 eV).საანალიზო კამერა ევაკუირებულია 5×10-9 მბარ-ზე დაბალ წნევაზე.
როგორც წესი, 0,1 გ თავისუფლად მიედინება ბორის ფხვნილი პირველად დაჭერით ლითონის ბადისებრ დისკზე (ნიკელი ან სპილენძი) ჰიდრავლიკური პრესის გამოყენებით.დისკის დიამეტრი 15 მმ.მომზადებული დისკები გამოიყენება ელექტროდებად.გამოყენებული იქნა ორი ტიპის ელექტროლიტი: (i) 1 M LiCl DMSO-ში და (ii) 1 M Na2SO4 დეიონიზებულ წყალში.დამხმარე ელექტროდად გამოიყენებოდა პლატინის მავთული.სამუშაო სადგურის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 1. ელექტროქიმიური ამოღებისას, მოცემული დენი (1 A, 0.5 A, ან 0.1 A) გამოიყენება კათოდსა და ანოდს შორის.თითოეული ექსპერიმენტის ხანგრძლივობაა 1 საათი.ამის შემდეგ აგროვებდნენ ზენატანს, აგროვებდნენ ცენტრიფუგს 5000 ბრ/წთ-ზე და რამდენჯერმე (3-5-ჯერ) გარეცხეს დეიონიზებული წყლით.
სხვადასხვა პარამეტრი, როგორიცაა დრო და მანძილი ელექტროდებს შორის, გავლენას ახდენს ელექტროქიმიური გამოყოფის საბოლოო პროდუქტის მორფოლოგიაზე.აქ ჩვენ განვიხილავთ ელექტროლიტის გავლენას, გამოყენებულ დენს (1 A, 0.5 A და 0.1 A; ძაბვა 30 V) და ლითონის ქსელის ტიპს (Ni დამოკიდებულია დარტყმის ზომაზე).გამოსცადეს ორი განსხვავებული ელექტროლიტი: (i) 1 M ლითიუმის ქლორიდი (LiCl) დიმეთილ სულფოქსიდში (DMSO) და (ii) 1 M ნატრიუმის სულფატი (Na2SO4) დეიონიზებულ (DI) წყალში.პირველში, ლითიუმის კათიონები (Li+) გადაიქცევა ბორში, რაც დაკავშირებულია პროცესში უარყოფით მუხტთან.ამ უკანასკნელ შემთხვევაში სულფატის ანიონი (SO42-) დადებითად დამუხტულ ბორში გადაიქცევა.
თავდაპირველად ზემოაღნიშნული ელექტროლიტების მოქმედება ნაჩვენები იყო 1 ა დენის დროს. პროცესს 1 საათი დასჭირდა ორი ტიპის ლითონის ბადეებით (Ni და Cu), შესაბამისად.სურათი 2 გვიჩვენებს მიღებული მასალის ატომური ძალის მიკროსკოპის (AFM) სურათს და შესაბამისი სიმაღლის პროფილი ნაჩვენებია სურათზე S1.გარდა ამისა, თითოეულ ექსპერიმენტში დამზადებული ფანტელების სიმაღლე და ზომები ნაჩვენებია ცხრილში 1. როგორც ჩანს, Na2SO4 ელექტროლიტად გამოყენებისას, სპილენძის ბადის გამოყენებისას ფანტელების სისქე გაცილებით ნაკლებია.ნიკელის მატარებლის თანდასწრებით ამოღებულ ფანტელებთან შედარებით, სისქე მცირდება დაახლოებით 5-ჯერ.საინტერესოა, რომ სასწორების ზომის განაწილება მსგავსი იყო.თუმცა, LiCl/DMSO ეფექტური იყო აქერცვლის პროცესში ორივე ლითონის ბადეების გამოყენებით, რის შედეგადაც წარმოიქმნა ბოროცენის 5-15 ფენა, სხვა აქერცლილი სითხეების მსგავსი, რის შედეგადაც წარმოიქმნა ბოროცენის მრავალ ფენა7,8.აქედან გამომდინარე, შემდგომი კვლევები გამოავლენს ამ ელექტროლიტში სტრატიფიცირებული ნიმუშების დეტალურ სტრუქტურას.
ბოროცენის ფურცლების AFM გამოსახულებები ელექტროქიმიური დელამინაციის შემდეგ A Cu_Li+_1 A, B Cu_SO42−_1 A, C Ni_Li+_1 A და D Ni_SO42−_1 A.
ანალიზი ჩატარდა გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის (TEM) გამოყენებით.როგორც მე-3 სურათზეა ნაჩვენები, ბორის ძირითადი სტრუქტურა კრისტალურია, რასაც მოწმობს როგორც ბორის, ასევე ფენიანი ბორის TEM გამოსახულებები, ასევე შესაბამისი სწრაფი ფურიეს ტრანსფორმაცია (FFT) და შემდგომი შერჩეული ფართობის ელექტრონის დიფრაქციის (SAED) შაბლონები.ძირითადი განსხვავებები ნიმუშებს შორის დელამინაციის პროცესის შემდეგ ადვილად ჩანს TEM სურათებში, სადაც d- მანძილი უფრო მკვეთრია და დისტანციები გაცილებით მოკლე (0.35–0.9 ნმ; ცხრილი S2).მიუხედავად იმისა, რომ სპილენძის ბადეზე დამზადებული ნიმუშები ემთხვეოდა ბორის β-რომბოედრულ სტრუქტურას8, სინჯები დამზადებულია ნიკელის გამოყენებით.ბადედაემთხვა გისოსის პარამეტრების თეორიულ პროგნოზებს: β12 და χ317.ამან დაამტკიცა, რომ ბოროცენის სტრუქტურა კრისტალური იყო, მაგრამ სისქე და ბროლის სტრუქტურა შეიცვალა აქერცლისას.თუმცა, ის ნათლად აჩვენებს გამოყენებული ბადის (Cu ან Ni) დამოკიდებულებას წარმოქმნილი ბურნის კრისტალურობაზე.Cu ან Ni-სთვის ის შეიძლება იყოს ერთკრისტალური ან პოლიკრისტალური, შესაბამისად.კრისტალური მოდიფიკაციები ასევე ნაპოვნია აქერცვლის სხვა ტექნიკაში18,19.ჩვენს შემთხვევაში, ნაბიჯი d და საბოლოო სტრუქტურა ძლიერ არის დამოკიდებული გამოყენებული ბადის ტიპზე (Ni, Cu).მნიშვნელოვანი ვარიაციები შეიძლება მოიძებნოს SAED შაბლონებში, რაც ვარაუდობს, რომ ჩვენი მეთოდი იწვევს უფრო ერთიანი კრისტალური სტრუქტურების ფორმირებას.გარდა ამისა, ელემენტარული რუქამ (EDX) და STEM გამოსახულებამ დაამტკიცა, რომ დამზადებული 2D მასალა შედგებოდა ელემენტის ბორისგან (ნახ. S5).თუმცა, სტრუქტურის უფრო ღრმა გაგებისთვის საჭიროა ხელოვნური ბოროფენების თვისებების შემდგომი შესწავლა.კერძოდ, უნდა გაგრძელდეს ჭაბურღილის კიდეების ანალიზი, რადგან ისინი გადამწყვეტ როლს ასრულებენ მასალის სტაბილურობასა და მის კატალიზურ მოქმედებაში20,21,22.
ნაყარი ბორის A, B Cu_Li+_1 A და C Ni_Li+_1 A და შესაბამისი SAED შაბლონები (A', B', C');სწრაფი ფურიეს ტრანსფორმაციის (FFT) ჩასმა TEM სურათზე.
რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS) ჩატარდა ბორის ნიმუშების დაჟანგვის ხარისხის დასადგენად.ბოროფენის ნიმუშების გაცხელებისას ბორი-ბორის თანაფარდობა გაიზარდა 6,97%-დან 28,13%-მდე (ცხრილი S3).იმავდროულად, ბორის სუბოქსიდის (BO) ობლიგაციების შემცირება ძირითადად ხდება ზედაპირული ოქსიდების განცალკევებისა და ბორის სუბოქსიდის B2O3-ად გადაქცევის გამო, რაც მითითებულია ნიმუშებში B2O3-ის გაზრდილი რაოდენობით.ნახ.S8 აჩვენებს ცვლილებებს ბორის და ოქსიდის ელემენტების შემაკავშირებელ თანაფარდობაში გაცხელებისას.საერთო სპექტრი ნაჩვენებია ნახ.S7.ტესტებმა აჩვენა, რომ ბორონენი იჟანგება ზედაპირზე ბორის:ოქსიდის თანაფარდობით 1:1 გაცხელებამდე და 1.5:1 გაცხელების შემდეგ.XPS-ის უფრო დეტალური აღწერისთვის იხილეთ დამატებითი ინფორმაცია.
შემდგომი ექსპერიმენტები ჩატარდა ელექტროქიმიური გამოყოფის დროს ელექტროდებს შორის გამოყენებული დენის ეფექტის შესამოწმებლად.ტესტები ჩატარდა 0.5 A და 0.1 A დენებით LiCl/DMSO-ში, შესაბამისად.AFM კვლევების შედეგები ნაჩვენებია ნახ. 4-ში, ხოლო შესაბამისი სიმაღლის პროფილები ნაჩვენებია ნახ.S2 და S3.იმის გათვალისწინებით, რომ ბოროფენის ერთფენის სისქე არის დაახლოებით 0,4 ნმ, 12,23 ექსპერიმენტებში 0,5 A-ზე და სპილენძის ბადის არსებობა, ყველაზე თხელი ფანტელები შეესაბამება 5-11 ბოროფენის ფენას გვერდითი ზომებით დაახლოებით 0,6-2,5 μm.გარდა ამისა, ექსპერიმენტებშინიკელიმიიღეს ბადეები, ფანტელები უკიდურესად მცირე სისქის განაწილებით (4,82–5,27 ნმ).საინტერესოა, რომ სონოქიმიური მეთოდებით მიღებულ ბორის ფანტელებს აქვთ მსგავსი ზომის ფანტელები 1,32–2,32 ნმ7 ან 1,8–4,7 ნმ8 დიაპაზონში.გარდა ამისა, აჩის და სხვების მიერ შემოთავაზებული გრაფინის ელექტროქიმიური აქერცვლა.14-მა გამოიწვია უფრო დიდი ფანტელები (>30 μm), რაც შეიძლება დაკავშირებული იყოს საწყისი მასალის ზომასთან.თუმცა, გრაფენის ფანტელები 2-7 ნმ სისქისაა.უფრო ერთგვაროვანი ზომისა და სიმაღლის ფანტელების მიღება შესაძლებელია გამოყენებული დენის შემცირებით 1 A-დან 0.1 A-მდე. ამრიგად, 2D მასალების ამ ძირითადი ტექსტურის პარამეტრის კონტროლი მარტივი სტრატეგიაა.აღსანიშნავია, რომ 0,1 ა დენის მქონე ნიკელის ბადეზე ჩატარებული ექსპერიმენტები წარმატებული არ ყოფილა.ეს გამოწვეულია ნიკელის დაბალი ელექტრული გამტარობით სპილენძთან შედარებით და არასაკმარისი ენერგიით, რომელიც საჭიროა ბოროფენის წარმოქმნისთვის24.Cu_Li+_0.5 A, Cu_Li+_0.1 A, Cu_SO42-_1 A, Ni_Li-_0.5 A და Ni_SO42-_1 A-ს TEM ანალიზი ნაჩვენებია სურათზე S3 და სურათზე S4, შესაბამისად.
ელექტროქიმიური აბლაცია, რასაც მოჰყვება AFM გამოსახულება.(A) Cu_Li+_1A, (B) Cu_Li+_0.5A, (C) Cu_Li+_0.1A, (D) Ni_Li+_1A, (E) Ni_Li+_0.5A.
აქ ჩვენ ასევე შემოგთავაზებთ ნაყარი ბურღის თხელ ფენად ბურღად სტრატიფიკაციის შესაძლო მექანიზმს (ნახ. 5).თავდაპირველად, ნაყარი ბურუსი დაჭერილი იყო Cu/Ni ქსელში ელექტროდში გამტარობის გამოწვევის მიზნით, რომელიც წარმატებით ახორციელებდა ძაბვას დამხმარე ელექტროდს (Pt მავთული) და სამუშაო ელექტროდს შორის.ეს საშუალებას აძლევს იონებს მიგრაცია გაუკეთონ ელექტროლიტში და ჩაერთონ კათოდში/ანოდში, გამოყენებული ელექტროლიტის მიხედვით.AAS-ის ანალიზმა აჩვენა, რომ ამ პროცესის დროს ლითონის ბადიდან არ გამოთავისუფლდა იონები (იხ. დამატებითი ინფორმაცია).აჩვენა, რომ მხოლოდ ელექტროლიტის იონებს შეუძლიათ შეაღწიონ ბორის სტრუქტურაში.კომერციულ ბორს, რომელიც გამოიყენება ამ პროცესში, ხშირად მოიხსენიება, როგორც "ამორფული ბორი" პირველადი უჯრედების ერთეულების შემთხვევითი განაწილების გამო, იკოსაედრული B12, რომელიც თბება 1000°C-მდე მოწესრიგებული β-რომბოედრული სტრუქტურის შესაქმნელად (ნახ. S6). 25 .მონაცემების მიხედვით, ლითიუმის კათიონები ადვილად შედიან ბორის სტრუქტურაში პირველ ეტაპზე და წყვეტენ B12 ბატარეის ფრაგმენტებს, საბოლოოდ ქმნიან ორგანზომილებიან ბორონენის სტრუქტურას უაღრესად მოწესრიგებული სტრუქტურით, როგორიცაა β-rhombohedra, β12 ან χ3. , გამოყენებული დენის დაბადემასალა.Li+ ნაყარი ბორისადმი მიდრეკილების გამოსავლენად და მისი მთავარი როლი დელამინაციის პროცესში, მისი ზეტა პოტენციალი (ZP) გაზომილი იყო -38 ± 3.5 მვ (იხ. დამატებითი ინფორმაცია).უარყოფითი ZP მნიშვნელობა ნაყარი ბორისათვის მიუთითებს, რომ დადებითი ლითიუმის კათიონების ინტერკალაცია უფრო ეფექტურია, ვიდრე ამ კვლევაში გამოყენებული სხვა იონები (როგორიცაა SO42-).ეს ასევე ხსნის Li+-ის უფრო ეფექტურ შეღწევას ბორის სტრუქტურაში, რაც იწვევს უფრო ეფექტურ ელექტროქიმიურ მოცილებას.
ამრიგად, ჩვენ შევიმუშავეთ დაბალი ფენის ბორების მიღების ახალი მეთოდი ბორის ელექტროქიმიური სტრატიფიკაციის გზით Cu/Ni ბადეების გამოყენებით Li+/DMSO და SO42-/H2O ხსნარებში.როგორც ჩანს, ის ასევე იძლევა გამომავალს სხვადასხვა ეტაპზე, გამოყენებული დენისა და გამოყენებული ბადის მიხედვით.ასევე შემოთავაზებულია და განიხილება აქერცვლის პროცესის მექანიზმი.შეიძლება დავასკვნათ, რომ ხარისხით კონტროლირებადი დაბალი ფენის ბორონენი ადვილად წარმოიქმნება შესაფერისი ლითონის ბადის არჩევით, როგორც ბორის გადამზიდავი და გამოყენებული დენის ოპტიმიზაცია, რომელიც შემდგომში შეიძლება გამოყენებულ იქნას საბაზისო კვლევებში ან პრაქტიკულ პროგრამებში.რაც მთავარია, ეს არის ბორის ელექტროქიმიური სტრატიფიკაციის პირველი წარმატებული მცდელობა.ითვლება, რომ ეს გზა ჩვეულებრივ შეიძლება გამოყენებულ იქნას არაგამტარი მასალების ორგანზომილებიან ფორმებად გადაქცევისთვის.თუმცა, საჭიროა სინთეზირებული დაბალი ფენის ბუჩქების სტრუქტურისა და თვისებების უკეთ გაგება, ასევე დამატებითი კვლევა.
მიმდინარე კვლევის დროს შექმნილი და/ან გაანალიზებული მონაცემთა ნაკრები ხელმისაწვდომია RepOD საცავიდან, https://doi.org/10.18150/X5LWAN.
Desai, JA, Adhikari, N. და Kaul, AB Semiconductor WS2 პილინგის ქიმიური ეფექტურობა და მისი გამოყენება დამატებით წარმოებულ გრაფენ-WS2-გრაფენის ჰეტეროსტრუქტურულ ფოტოდიოდებში.RSC Advances 9, 25805–25816.https://doi.org/10.1039/C9RA03644J (2019).
Li, L. და სხვ.MoS2 დაშლა ელექტრული ველის მოქმედებით.J. შენადნობები.შეადარე.862, 158551. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2020.158551 (2021).
ჩენი, X. და სხვ.თხევადი ფაზის ფენიანი 2D MoSe2 ნანოფურცლები ოთახის ტემპერატურაზე მაღალი ხარისხის NO2 გაზის სენსორისთვის.Nanotechnology 30, 445503. https://doi.org/10.1088/1361-6528/AB35EC (2019).
იუანი, ლ. და სხვ.საიმედო მეთოდი ფართომასშტაბიანი 2D მასალების ხარისხობრივი მექანიკური დელამინაციისთვის.AIP Advances 6, 125201. https://doi.org/10.1063/1.4967967 (2016).
Ou, M. et al.ბორის გაჩენა და ევოლუცია.მოწინავე მეცნიერება.8, 2001 801. https://doi.org/10.1002/ADVS.202001801 (2021).
რანჯანი, პ. და სხვ.ცალკეული ფარები და მათი ჰიბრიდები.მოწინავე ალმა მატერი.31:1-8.https://doi.org/10.1002/adma.201900353 (2019).
Lin, H. et al.ფართომასშტაბიანი წარმოება ქსელის გარეთ, β12-ბურნის დაბალი ფენის ერთი ვაფლის, როგორც ეფექტური ელექტროკატალიზატორები ლითიუმ-გოგირდის ბატარეებისთვის.SAU Nano 15, 17327–17336.https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04961 (2021).
ლი, ჰ. და სხვ.დაბალი ფენის ბორის ფურცლების ფართომასშტაბიანი წარმოება და მათი შესანიშნავი სუპერტევადობის შესრულება თხევადი ფაზის გამოყოფით.SAU Nano 12, 1262–1272 წ.https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07444 (2018).
Mannix, AJ ბორის სინთეზი: ანიზოტროპული ორგანზომილებიანი ბორის პოლიმორფები.Science 350 (2015), 1513-1516 წწ.https://doi.org/10.1126/science.aad1080 (1979).
Liu H., Gao J. და Zhao J. ბორის გროვებიდან 2D ბორის ფურცლებმდე Cu(111) ზედაპირებზე: ზრდის მექანიზმი და ფორების ფორმირება.მეცნიერება.ანგარიში 3, 1–9.https://doi.org/10.1038/srep03238 (2013).
ლი, დ. და სხვ.ორგანზომილებიანი ბორის ფურცლები: სტრუქტურა, ზრდა, ელექტრონული და თერმული ტრანსპორტის თვისებები.გაფართოებული შესაძლებლობები.ალმა მატერი.30, 1904349. https://doi.org/10.1002/adfm.201904349 (2020).
ჩაჰალი, ს. და სხვ.ბორენი აქერცვლას მიკრომექანიკით.მოწინავე ალმა მატერი.2102039(33), 1-13.https://doi.org/10.1002/adma.202102039 (2021).
ლიუ, ფ. და სხვ.გრაფინის მასალების სინთეზი ელექტროქიმიური აქერცვლებით: უახლესი პროგრესი და მომავალი პოტენციალი.Carbon Energy 1, 173–199.https://doi.org/10.1002/CEY2.14 (2019).
აჩი, TS და სხვ.მასშტაბირებადი, მაღალი მოსავლიანობის გრაფენის ნანოფურცლები, რომლებიც დამზადებულია შეკუმშული გრაფიტისგან ელექტროქიმიური სტრატიფიკაციის გამოყენებით.მეცნიერება.ანგარიში 8(1), 8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32741-3 (2018).
Fang, Y. et al.იანუსის ორგანზომილებიანი მასალების ელექტროქიმიური დელიმინაცია.J. Alma Mater.ქიმიური.A. 7, 25691–25711.https://doi.org/10.1039/c9ta10487a (2019).
Ambrosi A., Sofer Z. და Pumera M. ფენოვანი შავი ფოსფორის ელექტროქიმიური დაშლა ფოსფორინამდე.ენჯი.ქიმიური.129, 10579–10581 წწ.https://doi.org/10.1002/ange.201705071 (2017).
ფენგი, ბ. და სხვ.ორგანზომილებიანი ბორის ფურცლის ექსპერიმენტული განხორციელება.ეროვნული ქიმიური.8, 563–568 წწ.https://doi.org/10.1038/nchem.2491 (2016).
Xie Z. და სხვ.ორგანზომილებიანი ბორონენი: თვისებები, მომზადება და პერსპექტიული აპლიკაციები.კვლევა 2020, 1-23.https://doi.org/10.34133/2020/2624617 (2020).
Gee, X. და სხვ.ულტრა თხელი ორგანზომილებიანი ბორის ნანოფურცლების ახალი ზემოდან ქვევით სინთეზი გამოსახულებაზე მართული მულტიმოდალური კიბოს თერაპიისთვის.მოწინავე ალმა მატერი.30, 1803031. https://doi.org/10.1002/ADMA.201803031 (2018).
Chang, Y., Zhai, P., Hou, J., Zhao, J., and Gao, J. Superior HER და OER სელენის ვაკანსიების კატალიზური შესრულება დეფექტებით ინჟინირებულ PtSe 2-ში: სიმულაციიდან ექსპერიმენტამდე.მოწინავე ენერგიის ალმა მატერი.12, 2102359. https://doi.org/10.1002/aenm.202102359 (2022).
ლი, ს. და სხვ.ფოსფორის ნანოლენტების კიდეების ელექტრონული და ფონონური მდგომარეობის აღმოფხვრა კიდეების უნიკალური რეკონსტრუქციით.18 წლით უმცროსი, 2105130. https://doi.org/10.1002/smll.202105130 (2022).
ჟანგი, იუ და სხვ.ნაოჭიანი α-ფაზის მონოფენების უნივერსალური ზიგზაგის რეკონსტრუქცია და მათი შედეგად მიღებული გამძლე სივრცის მუხტის განცალკევება.ნანოლეტი.21, 8095–8102 წწ.https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02461 (2021).
ლი, W. და სხვ.თაფლის ბორონენის ექსპერიმენტული განხორციელება.მეცნიერება.ხარი.63, 282-286 წწ.https://doi.org/10.1016/J.SCIB.2018.02.006 (2018).
Taherian, R. Conductivity Theory, Conductivity.პოლიმერზე დაფუძნებულ კომპოზიტებში: ექსპერიმენტები, მოდელირება და აპლიკაციები (Kausar, A. ed.) 1–18 (Elsevier, ამსტერდამი, 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 და boranes.დამატება.ქიმ.სერ.65, 1112. https://pubs.acs.org/sharingguidelines (2022 წლის 21 იანვარი).
ეს კვლევა მხარდაჭერილი იყო ეროვნული სამეცნიერო ცენტრის (პოლონეთი) გრანტის No.OPUS21 (2021/41/B/ST5/03279).
ნიკელის მავთულის ბადე არის სამრეწველო მავთულის ტიპიქსოვილიდამზადებულია ნიკელის მავთულისგან.იგი ხასიათდება გამძლეობით, ელექტროგამტარობით და კოროზიისა და ჟანგის მიმართ გამძლეობით.თავისი უნიკალური თვისებების გამო, ნიკელის მავთულის ბადე ჩვეულებრივ გამოიყენება ისეთ პროგრამებში, როგორიცაა ფილტრაცია, საცერი და გამოყოფა ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა კოსმოსური, ქიმიური და საკვების გადამამუშავებელი.ის ხელმისაწვდომია ბადის ზომისა და მავთულის დიამეტრის სხვადასხვა მოთხოვნილებებზე.