Prvi put su istraživači smanjili kinetiku oksidacije MXENES-a na atomsku skalu

Naslov izvora: Istraživači prvi put od smanjenja atomske skale od oksidacijske kinetike MXENES

Nedavno, reprezentativni profesor Meng Xing, ključna laboratorija za novu fiziku baterije i tehnologiju Ministarstva obrazovanja, fakulteta za fiziku, Univerzitet Jilin, učinila je važan napredak u teorijskom proračunu ponašanja oksidacije dvodimenzionalnih metalnih karbida za oksidaciju / Nitride / ugljični nitridi (MXENES), a relevantni rezultati objavljeni su na mreži u njemačkoj primijenjenoj hemiji 14. juna 2023.

Zbog svoje visoke provodljivosti i bogate površinske funkcionalne grupe, MXENES se široko koristi u energiji, elektroničkim uređajima, biomedicini i drugim poljima. Međutim, mxenes se lako degradi u tranzicijskim metalnim oksidima u vlažnim sredinama ili vodenim rješenjima, što ograničava njegovu primjenu u raznim poljima. Stoga, kako sintetizirati MXENES materijale s visokom hemijskom stabilnošću ključni je naučni problem hitno riješiti.

U studiju, Meng-ov istraživački tim proveo je dubinsku teorijsku studiju izračuna o oksidacijskom ponašanju super velikog mxenes-vodenog sistema. Kombiniranjem mašinskog učenja sa izračunima prvih principa, simulacije nanosekularne dinamike nanosekularnoj dinamici, a po prvi put su smanjili kinetički proces MXENES oksidacije iz atomske skale, otkrivajući prirodu propadanja brzine oksidacije MXENES-a eksperimentalno. Zabilježen je mehanizam oksidacije MXENES-a u vlažnom okruženju ili vodenoj otopini.

Istraživači su razvili funkciju neuronske mreže za MXENES-Vodeni sustav, koji dobro obavlja na testnom setu, s porijeklom srednjeg kvadrata 2,35MEV / ATOM za energiju i 0,083ev / A za silu u odnosu na izračune DFT-a. MD simulacija na temelju potencijalne funkcije vrlo je u skladu sa simulacijom AIMD-a u radijalnoj distribucijskoj funkciji i testu nekretnina dinamičke gustoće. Rezultati simulacije MXENES-vode pokazuju da je deblji sloj vode, vertikalniji vodonični obveznica po jedinici molekula vode, to je ograničeno kretanje molekula vode na osnovnu površinu MXENES-a, što rezultira povećanjem prosječne udaljenosti Između tranzicijskih metalnih atoma i atoma kisika u vodi i brzina oksidacije MXENES smanjuje se povećanjem debljine vodenog sloja. Istovremeno će oksidacija MXENES osloboditi besplatne protone, što će formirati tipičan hidrirani proton s vodom, obvezujući kretanje molekula vode, čineći brzinu oksidacije MXENES-a. Prosječna udaljenost između različitih vrsta tranzicijskih metalnih atoma i atoma kisika u vodi, kao i vjerovatnost fizičkog adsorpcije molekula vode na osnovnoj površini MXENES, pokazuju postojanje zaštitnog sloja oksida na površini MXENES-a.

Ovi važni nalazi pružaju teorijsku smjernice za sintezu visoko stabilnih MXENES materijala.