顶刊Science:硼烯(MBene)：化学剥离得到二维金属Mo4/3B2空位

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一、文章概述

广泛的研究已经投资于二维(2D)材料，通常是由范德瓦尔斯固体的剥离合成的。一个例外是MXenes，它来自于过渡金属碳化物和氮化物中组成层的蚀刻。文章报道了具有有序金属空位的单层2D硼化钼片，Mo4/3B2-xTz(其中Tz是氟、氧或氢氧化物表面末端)的实验实现，这是通过在氢氟酸水中对三维化学有序(Mo2/3Y1/3)2AlB2和(Mo2/3So1/31/3)2AlB2的选择性蚀刻产生的。二维过渡金属硼化物的发现表明，通过层压化合物的化学剥离，未来可以获得丰富的二维材料。

二、图文导读

图1.3D(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂及其2D衍生物Mo_4/3B_2-xT_z（硼烯）的合成及表征。

(A)3D i-MAB向2D硼烯转化的过程示意图，刻蚀前(左)、蚀刻后(中)、分层后(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂ (右)。(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂中Mo和Y的内平面排序，在蚀刻后去除Y后产生有序空位。(B到D)从[0001](B)的STEM图像中可以看出(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂ i-MAB相的平面内化学顺序，具有相应的SAED模式。(B至D)沿[0001](B)、[1100](C)、[1120](D)区域轴的STEM图像显示了(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂ i-MAB相的平面内化学顺序，每幅图像左边的示意图表示空间组R3m中的原子排列。(E)为(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂在(黑色)前后和(红色)高频蚀刻后以及TBAOH插入(蓝色)和分层(绿色)后的XRD模式。

图2.单层硼烯(2D Mo_4/3B_2-xT_z片)的结构表征。

(A和B)单层Mo_4/3B_2-xT_z片(分散在非晶碳支架上)的STEM图像(A)，具有相应的FFT(插入)和岩芯损耗EELS谱(B)。(C)基于理想(理论)图纸的更高放大率的STEM图像和模拟的STEM图像(插图)。(D)来自理论模拟的母相Mo的单层Mo_4/3B₂片的理想原子结构的俯视图，用红色(顶层)和蓝色（底层）原子表示。(E和F)沿[1120](E)和[1100](F)区域轴的单层板材的理想原子结构的侧视图。(G和H)如果仅分别考虑第1层(L1)和第2层(L2)的原子，其中L1和L2见(L)和(F)，则为理想原子结构的顶视图。

图3.选定的层压硼化物的理论键分析和层间相互作用分析。

(A) 计算了(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂和(Mo_2/3Sc_1/3)₂AlB₂ i-MAB相的COHP曲线。填充的区域代表被占用的状态，费米能级设置为0eV。(B)(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂、(Mo_2/3Sc_1/3)₂AlB₂、Fe₂AlB₂和Mo₅SiB₂中各种相互作用的粘结强度比。

二维硼烯纳米片已被证明为大于50nm的独立片的形式，它是通过在高频溶液中从平面内化学有序的第四系i-MAB相(Mo_2/3Y_1/3)₂AlB₂化合物中选择性地蚀刻Y和Al原子来实现的。硼烯式为Mo_4/3B_2-xT_z，金属位点上有有序空位。与母相相比，薄片可能略有缺陷，x高达~0.5。表面末端Tz被鉴定为O、OH和F的混合物，z的范围为2~3。该二维材料可以选择性地制备为多层形式，如胶体悬浮液中的分层单层片或作为无添加剂过滤膜。2维Mo_4/3B_2-xT_z片可以通过我们自上而下的方法制备，实现高浓度的悬浮，其中片稳定，可在水环境中处理。我们还表明，同样的方法可以通过从i-MAB相(Mo_2/3Sc_1/3)₂AlB₂中选择性蚀刻Al和Sc来实现相应的硼烯。目前和参考的理论预测显示了相应的前景，丰富了硼化物种类(或MBenes，也命名相应的前景)。