研究摘要

在過去的幾十年中，高熵材料得益于在眾多應(yīng)用中的普適性，得到了廣泛的研究關(guān)注，其主要由五種或五種以上的元素以大約等原子比例構(gòu)成。最近，高熵二維材料已經(jīng)逐漸成為一類有潛力的材料體系，其2D的結(jié)構(gòu)特征通常會表現(xiàn)出一些不尋常的性質(zhì)。目前，2D過渡金屬碳化物（MXenes）、過渡金屬二硫化物（TMDs），水滑石（LDHs）與氧化物已經(jīng)被成功地合成，并在不同的點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，這主要源于多組分的協(xié)同效應(yīng)與原子級厚度的特征。近日，北京航空航天大學(xué)楊樹斌教授在《SusMat》上發(fā)表最新綜述，系統(tǒng)總結(jié)了高熵二維材料的制備、表征與性質(zhì)預(yù)測等方面的研究進(jìn)展，并提出針對新型高熵2D材料不同的策略、先進(jìn)的制備過程、基本原理以及深度表征技術(shù)。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?高熵2D層狀材料的研究進(jìn)展。

圖2.?高熵2D MXene代表性研究工作。

高熵2D材料的合成方法：

自上而下：機(jī)械剝離與液相剝離

自下而上：水/溶劑熱與共沉淀

高熵2D材料的合成方法性能預(yù)測：

增強(qiáng)的熱學(xué)與化學(xué)穩(wěn)定性

晶格應(yīng)力的原子級分布

不飽和多位點(diǎn)與缺陷

超薄功能化的材料

可控的原子成分

圖3.?高熵2D MXene的應(yīng)變分布圖像。

圖4.?高熵材料充分的不飽和多位點(diǎn)示意圖、CO2還原反應(yīng)的自由能路徑，以及高熵MXene的電化學(xué)性能。

圖5.?高熵MXene的EDS能譜、AFM與紅外等物相表征。

圖4.?高熵2D 材料的未來發(fā)展方向。

總結(jié)

? ? ??上述提到的高熵二維材料具有豐富的組成成分、超薄的結(jié)構(gòu)特征、高度暴露的活性表面、豐富的表面化學(xué)以及可控的物理化學(xué)性質(zhì)，在電子、催化與儲能方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而，高熵二維材料的制備與應(yīng)用仍然是艱巨的挑戰(zhàn)。對不同金屬原子的兼容性與擴(kuò)散速率方面的探究有助于更好的理解合成機(jī)理。雖然高熵二維材料成分的變化對性能的調(diào)控已經(jīng)得到證明，但單個金屬元素在不同應(yīng)用中所扮演的角色仍然亟待深入探究。主要集中在下幾方面著手：

1.???理論計(jì)算；

2.???高熵2D材料的形成于工作機(jī)理的深入理解；

3.???探索制備高熵2D材料的新方法并豐富高熵2D材料的體系。

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