球差电镜技术表征MAX相/MXene材料支撑先进能源材料工程实验室 研究工作问鼎顶刊
 

球差电镜技术表征MAX/MXene材料支撑先进能源材料工程实验室

研究工作问鼎顶刊

317日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室黄庆研究员等人在国际学术杂志Science上发表了题“Chemical scissor-mediated structural editing of layered transition metal carbides”的研究文章。该研究工作成功开发了一种化学剪刀辅助的层状过渡金属碳/化物(MAX相和MXene)结构编辑策略,实现了层状过渡金属碳/氮化物结构拓扑转变及组分精准调控,并创制出一类金属原子插层型二维碳化物新材料。

在该研究工作中,研究人员利用“化学剪刀”对MAX相材料的原子进行复杂的结构编辑及并在特定位置重新放入不同种类的金属原子,因此亚埃尺度的原子成像技术及成分分析技术,是研究人员精准确定制备材料的结构及化学组分必不可少的实验手段。该研究工作中制备出了大量非常规A位元素MAX相材料(包括卤素、硫属等),特别是对于含有电负性很强的卤族元素(ClBrI)的材料,已有研究报告电子束引起的不均匀电场会引发原子迁移,在高分辨电镜表征过程中极易结构不稳定;并且经过路易斯酸熔盐的刻蚀MAX相中有大量层间原子空位,这些使得高质量原子成像十分困难。此外,原子级的元素面扫描(EDS Mapping)为了得到足够的峰背比(P/B),需使用大的束流条件和长的取谱时间,在此过程中造成的电子束辐照损伤更为严重。宁波材料所公共技术中心双球差校正透射电镜实验室通过大量的实验条件探索、实验参数优化,以及耐心细致的实验工作,获得了清晰电镜数据。

公共技术中心双球差校正透射电镜(Thermo Spectra300)自20216月通过验收投入运行以来,设备状态一直稳定良好。截止目前该设备取得的数据已支撑研究所多篇重要研究论文发表。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.add5901

 

1、论文中的部分原子像:Ti3SbC2(图B)、Nb2AuC(图D)、Nb2(Pd0.5Sn0.5)C(图F)、Nb2CoC(图H)、Nb2Bi2C(图I