Эффект экранирования химия: В трех томах под редакцией академика Ю. Д. Третьякова

Содержание

В трех томах под редакцией академика Ю. Д. Третьякова


ВЫСШЕЕ  ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ  ОБРАЗОВАНИЕ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ 
ХИМИЯ
В ТРЕХ ТОМАХ
Под редакцией академика  Ю.Д.ТРЕТЬЯКОВА
Том  1
Физико-химические  основы 
неорганической химии
Допущено
Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника 
для студентов  высших учебных заведений,  обучающихся по направлению 
510500 «Химия»  и специальности 011000 «Химия»
Москва
ACADEMIA


УДК  54(075.8) 
ББК 24.1я73 
Н52
Рецензенты:
зав.  кафедрой  неорганической  и  аналитической  химии  Тверского 
государственного  университета,  д-р  хим.  наук,  профессор  И. П. Горелов; 
зав.  учебно-методическим  отделом  Института общей  и  неорганической химии 
им.  Н. С. Курнакова  РАН  и  Высшего химического  колледжа  РАН, 
д-р хим.  наук,  профессор 

А. Б. Ярославцев
Неорганическая химия: В 3 т. /  Под ред. Ю. Д. Третьякова. Т.  1: Физико- 
Н52  химические основы неорганической химии: Учебник для студ. высш. учеб. 
заведений /  М.Е.Тамм, Ю. Д. Третьяков; — М.: Издательский центр «Ака­
демия»,  2004.  —  240 с.
ISBN 5-7695-1446-9
Изложены  физико-химические основы  неорганической  химии  в  соответствии  с  про­
граммой для химических факультетов университетов.  Подробно рассмотрены основы хи­
мической  термодинамики  и  кинетики,  строение  атома  и  строение  вещества.
Учебник  предназначен  для  студентов  высших  учебных  заведений,  обучающихся  по 
направлению  510500  «Химия»  и  специальности  011000  «Химия».
УДК  54(075.8) 
ББК 24.1я73
ISBN  5-7695-1446-9(т. 1) 
ISBN  5-7695-1437-Х
©  Тамм  М.Е.,  Третьяков  Ю.Д.,  2004 
©  Издательский  центр  «Академия»,  2004


ПРЕДИСЛОВИЕ
В классических университетах России химическое образование традиционно 
начинается с курса неорганической химии, содержание которого существенно 
отличается  от  одноименного  в  большинстве  зарубежных университетов.  Там, 
как правило,  неорганической химии,  преподаваемой на старших курсах, пред­
шествует  изучение  физической,  аналитической  и  органической  химии,  кото­
рые формируют фундамент химических знаний.  Несомненно,  что отечествен­
ный опыт химического образования более  соответствует исторической логике 
развития химии,  но одновременно создает немало трудностей,  обусловленных 
отсутствием у студентов-первокурсников физико-химической подготовки, не­
обходимой для изучения основ неорганической химии на уровне современных 
теорий  и  представлений.
Образовательный стандарт по  специальности  011000  «Химия»,  принятый в 
1999  г.,  но  пока  не  обеспеченный  в  полной  мере  учебной  литературой,  при­

зван в  определенной мере устранить эти недостатки.
Многие учебники по неорганической химии несомненно заслуживают вни­
мания.  К  ним  относятся,  в  частности,  книги,  написанные  Н.С.Ахметовым, 
Я.А.Угаем,  М.Х.Карапетьянцем,  С.И.Дракиным,  А. В. Суворовым,  А. Б. Н и­
кольским.  Предлагаемый вашему вниманию учебник создан коллективом пре­
подавателей  кафедры  неорганической  химии  химического  факультета  Мос­
ковского государственного университета им. М. В. Ломоносова на основе их мно­
голетнего опыта и полностью соответствует государственному образовательно­
му стандарту по специальности 011000 «Химия» и программе подготовки бака­
лавров по направлению 510500 «Химия». Учебник издается в трех томах. В пер­
вом томе изложены физико-химические основы неорганической химии. Во вто­
ром  томе  будет рассмотрена  химия  элементов  главных  групп  Периодической 
системы элементов Д. И. Менделеева.  Наконец, в третьем томе предполагается 
рассмотреть химию  d-  и /-элементов.  Основное  внимание уделено установле­
нию взаимосвязей между строением веществ и их превращениями в неоргани­
ческих системах для  различных элементов  Периодической  системы.  Понима­
ние  этих взаимосвязей  открывает путь  к созданию  неорганических  веществ  и 
материалов с принципиально новыми функциональными и конструкционны­
ми свойствами.  Ярким подтверждением плодотворности такого подхода явля­
ется  появление  новых  поколений  сверхпроводящих  купратов,  манганитов  с 
колоссальным  магнитным  сопротивлением  и  нанокомпозитов  с  полупровод­
никовыми квантовыми точками, в создание которых значительный вклад вне­
сли сотрудники химического факультета и факультета наук о материалах МГУ. 
Освоение теоретического материала по неорганической химии немыслимо без 
экспериментальной  работы  в лаборатории.  В  единый методический  комплект 
вместе  с  данным  учебником  входит  «Практикум  по  неорганической  химии», 
написанный коллективом  авторов под редакцией академика  Ю. Д. Третьякова.
3


При  написании  учебника  помимо  широко  известных  книг  Н.С.Ахметова, 
Б. В. Некрасова  и  других,  давно  ставших  классическими,  авторы  активно  ис­
пользовали  опыт  последних  изданий  учебников  П. Эткинса,  Н. Гринвуда, 
Дж.Хьюи,  К.Хаускрофт,  часть  из  которых  практически  неизвестна  россий­
ской  студенческой  аудитории  по  причине  отсутствия  переводов  на  русский 
язык.
Учебник предназначен для студентов химических факультетов университе­
тов  и  технических  вузов,  будет  полезен  аспирантам,  научным  работникам  и 
учащимся  старших  классов,  интересующимся химией.
Авторы старались учесть богатый опыт и традиции преподавания неоргани­
ческой  химии  на  химическом  факультете  МГУ,  материалы  методических  по­

собий,  написанных  преподавателями  кафедры  —  И.Э. Грабоем,  Н.А.Добры­
ниной,  И.А. Пресняковым,  В. И. Путляевым,  М. Г. Розовой,  Г. В. Шпанченко, 
А. В .Шевельковым.  Ценные  советы  и критические  замечания  были  получены 
от  многих  преподавателей  и  сотрудников  кафедры  неорганической  химии  — 
А.И.Ж ирова,  Е.А.Лавут,  И.В.Морозова,  Н.Н.Олейникова,  В.И.Путляева, 
М. Г. Розовой, А. М. Гаськова и др. Авторы особенно благодарны А. В. Шевель- 
кову,  ознакомившемуся  с  текстом  рукописи  и  сделавшему  много  полезных  и 
ценных замечаний.  При подборе иллюстраций и технической подготовке руко­
писи  неоценимую  помощь оказали А.В.Лукашин,  С.Я. Истомин,  Р. В. Панин, 
С.И.Липник,  И. Г.Тимохин,  М. П. Никифоров,  К. С. Напольский,  С. Н. Сав­
вин, Л. В. Боровских,  В. А. Вертлиб,  П. М. Столяров,  К. М. Трофимов,  П.С.Бер- 
доносов,  С. Н. Семенов.
Авторы благодарят рецензентов книги —  заведующего кафедрой  неоргани­
ческой и аналитической химии Тверского государственного университета про­
фессора  И. П. Горелова  и  профессора  Высшего  химического  колледжа  РАН 
А. Б. Ярославцева.
Свои критические замечания и предложения по улучшению рукописи авто­
ры  просят  направлять  по  адресу:  119899  Москва,  Воробьевы  Горы,  МГУ,  хи­
мический  факультет,  кафедра  неорганической  химии.
Авторы


ОБРАЩЕНИЕ  АКАДЕМИКА  Ю. Д. ТРЕТЬЯКОВА 
К  МОЛОДЕЖИ
Трудно  сказать,  откуда  берет  начало  неорганическая химия,  но  несомнен­
но,  что  к  ее  истокам  можно  отнести  деятельность  первобытного  человека, 
бросившего в костер куски природного гематита Fe20 3 и,  тем самым,  впервые 
осуществившего  восстановление  его  углеродом  в  соответствии  с  уравнением 
химической  реакции
2Fe20 3 + ЗС = 4Fe + ЗС 02
Освоение человечеством основ металлургии ознаменовало революционный 
перелом в истории  цивилизации  —  переход от бронзового века к железному. 
И хотя с того момента прошло несколько тысячелетий,  эту реакцию исследуют 
и  по  сей день.  Во-первых,  из-за  ее  исключительной  важности  в  современной 
металлургии и металловедении,  а,  во-вторых,  из-за появления новых физико­
химических  методов  исследования  состава,  структуры  и  спектров  продуктов 
восстановления как в  объеме  системы  (до  нанометровых размеров  —  порядка 
10’9 м),  так и во времени  (до пикосекундных промежутков  —  порядка  10~12  с).
Но железо — лишь один из химических продуктов,  полученных человеком. 
Общее же число химических соединений,  синтезированных искусственно или 
выделенных из  природного  сырья,  составляет около  20  млн  с  возможным пе­
риодом удвоения  их числа,  равным  8  годам.
Если же принять во внимание, что химикам приходится иметь дело не только 
с  чистыми  химическими  веществами,  но  и  с  разнообразными  растворами  и 
механическими смесями, то число объектов химического исследования стано­
вится  неопределенно  большим  и,  несомненно,  требует  системного  подхода, 
основанного на грамотном использовании фундаментальных химических зако­
нов, установленных в результате обобщения многочисленных эксперименталь­
ных данных. В их число входят основные законы химической термодинамики и 
кинетики,  периодический  закон  Д. И. Менделеева  и  его  графическое  изобра­
жение  в  виде  Периодической  системы  химических  элементов,  квантовые  за­
коны,  описывающие  поведение  микрообъектов,  включая  электроны,  атомы  и 
молекулы,  модели  химической  связи  в  молекулах,  кристаллах,  координаци­
онных соединениях и т.д.
Все они в той или иной мере рассматриваются в настоящем учебнике,  хотя 
ограниченная подготовка студентов-первокурсников по математике,  физике и 
механике,  естественно,  заставила  авторов  ограничить  изложение  теоретиче­
ских концепций достаточно элементарным уровнем.
При  всех  условиях  следует  иметь  в  виду,  что  химия  —  не  математика  и 
помимо  логических  построений  требует  обширных  эмпирических  знаний  и 
интуиции,  роль  которой  исключительно  важна.  В  химии  по-прежнему суще­
ствуют такие  области исследования,  успех в которых определяется творчески­
ми способностями отдельных личностей, и в этом отношении химическое твор­
5


чество оказывается сродни художественному. В этой связи уместен вопрос, сколь­
ко  надо  поэтов  или художников,  способных создать творение,  соизмеримое  с 
трагедиями У. Шекспира или Тициана.  Этот же вопрос можно адресовать и по 
отношению  к  открытиям  М. Ломоносова  и  А. Лавуазье,  А.Авогадро  и  И. Бер­
целиуса,  Ж. Пруста  и  Н.Курнакова,  Д. Гиббса  и  С. Аррениуса,  Д. Менделеева 
и Р. Хоффмана, А. Ле  Шателье и М. Кюри-Складовской, Л. Полинга и  И. При- 

гожина и многих других химиков-исследователей.
В  заключение  следует  отметить,  что  в условиях  дефицита  энергии,  мине­
рального  сырья,  воды  и  экологически  чистой  окружающей  среды  человече­
ство не в силах справиться с социальными проблемами без интенсивного раз­
вития  химии  и  применения  ее  достижений.  Достаточно  сказать,  что  свыше 
90 %  потребляемой  энергии  общество  получает,  используя  химические  пре­
вращения.  И  если  современная  энергетика  создает множество  экологических 
проблем,  то виновата в  этом  отнюдь  не химическая  наука,  а неграмотное  или 
недобросовестное  использование  того,  что  является  продуктом  ее  деятельно­
сти,  будь  то  химические  процессы,  продукты  или  материалы.
Академик Ю. Д. Третьяков


ПРЕДИСЛОВИЕ  К  ПЕРВОМУ  ТОМУ
В  первом  томе  (авторы  М. Е.Тамм,  Ю. Д. Третьяков)  рассмотрены  физико­
химические  основы  неорганической  химии,  необходимые  для  последующего 
изложения химии  элементов,  простых  веществ  и соединений.
В первой главе книги изложены основы химической термодинамики и опи­
сано их применение  к разнообразным  физико-химическим  системами  и пре­
вращениям,  включая  фазовые  равновесия,  окислительно-восстановительные 
и кислотно-основные реакции.  Впервые в учебнике по неорганической химии 
введен раздел, посвященный начальным представлениям о неравновесной тер­
модинамике.  Далее рассмотрены  наиболее  общие  положения химической ки­
нетики,  в том числе  и для твердофазных реакций.  Лишь затем следуют разде­
лы,  посвященные  современным  представлениям  о  строении  атома  и химиче­
ской связи. В этой части достаточно подробно для учебника по неорганической 
химии  для  студентов  младших  курсов  изложены  вопросы  строения  твердого 
тела  и  комплексных  соединений.эфф

эффективный  магнитный  момент
/.

первый  потенциал  ионизации

сродство  к  электрону
X

электроотрицательность
z

порядковый  номер
2Эфф
— эффективный заряд ядра


Г л а в а   1
НАЧАЛА  ХИМИЧЕСКОЙ  ТЕРМОДИНАМИКИ
Химическая  термодинамика  —  раздел  химии,  изучающий  энергетику  хи­
мических  и  фазовых превращений,  направление  протекания  процессов  в  фи­
зико-химических системах,  химические  и  фазовые  равновесия.
Термодинамика  (дословно  —  наука  о  движении  тепла)  базируется  не  на 
постулатах,  а на  экспериментально  подтвержденных объективных закономер­
ностях,  сформулированных в основных началах.  Первое начало термодинами­
ки  является  выражением  закона  сохранения  энергии,  а  второе  указывает  на­
правление  самопроизвольного  протекания  процесса.  На  основании  термоди­
намических  расчетов  можно,  например,  утверждать,  что  реакция
2Н2 +  0 2 =  2Н20
открывающая  путь  к  созданию  экологически  чистой  водородной  энергетики, 
принципиально  возможна  при  любой  температуре  ниже  5000  К  и  давлении, 
близком  к  1  атм.  Вместе с тем,  хорошо известно,  что смесь  водорода с кисло­
родом  в широком  интервале  составов и температур  остается химически  неиз­
менной,  если  не увеличить скорость взаимодействия введением катализатора, 
например, платины. Термодинамика,  отвечая на вопрос о возможности проте­
кания процесса,  ничего не говорит о его скорости.  Скорость химических реак­
ций изучает химическая  кинетика,  и  об этом речь  пойдет в гл.  2.
1.1.  ЭНЕРГЕТИКА  ХИМИЧЕСКИХ  И  ФАЗОВЫХ  ПРЕВРАЩЕНИЙ
1.1.1.  Основные понятия химической термодинамики.
Первый закон термодинамики
Основные  понятия химической термодинамики мы  введем,  обратившись к 
конкретному примеру.  Представим  себе,  что  в эластичном  и  герметичном ре­
зиновом  баллончике  находится  насыщенный  раствор  соли,  нерастворенная 
соль в форме  кристаллов и  пар  над раствором  (рис.  1.1,  а).
Содержимое баллончика является объектом исследования,  обычно называ­
емым  термодинамической  системой.  Тогда  все,  что  находится  вне  системы, 
составляет окружающую  среду.  В  более  общем  случае,  термодинамическая си­
стема — это совокупность тел, способных обмениваться друг с другом энерги­
ей и веществом и по-разному взаимодействующих с окружающей средой.  В рас­
смотренном выше примере (рис.  1.2,  а) система может обмениваться с внешней
9


средой только энергией, но не веществом. 
Такие  системы принято называть замк­
нутыми,  или  закрытыми.  В  отличие  от 
них,  системы,  которые  могут  обмени­
ваться  с  окружающей  средой  и  энерги­
ей,  и  веществом,  называют  открытыми 
(рис.  1.2,  б),  а  те,  в  которых  никакой 
обмен  не  возможен  —  изолированными 
(рис.  1.2,  в).  Примером открытой систе­
мы  является  любой  живой  организм, 
жизнедеятельность которого  поддержи­
вается  только  благодаря  непрерывному 
обмену с окружающей средой как веще­
ством,  так  и  энергией  (процессы  дыха­
ния,  питания,  биогенеза,  метаболизма).
Итак, объект исследования ясен.  Обратимся к рассмотрению параметров — 
величин,  характеризующих  систему.  Они  делятся  на две  группы.  Первую  со­
ставляют так называемые  интенсивные параметры, величина которых не зави­
сит  от  количества  вещества.  К  ним  относятся,  в  частности,  температура  ( Т ), 
давление (Р ), молярная концентрация (С).  Вторую группу составляют экстен­
сивные параметры,  зависящие  от количества вещества,  например,  масса  (т)  и 
объем ( V).
Что произойдет, если баллончик нагреть, т.е. к системе подвести энергию в 
виде теплоты (рис.  1.1)? Во-первых, температура повысится от  Тх до  Т2. Любое 
изменение  одного  или  нескольких параметров  системы  называют термодина­
мическим  процессом.  Повышение температуры,  в  свою  очередь,  вызовет изме­
нение внутренней энергии системы ( U).  Внутренняя энергия определяется сум­
марным запасом  составляющих систему  молекул,  атомов,  электронов,  ядер и 
т.д.  и складывается в основном  из  кинетической  энергии  указанных частиц и 
энергии взаимодействия между ними. Абсолютное значение внутренней энергии 
ни  измерить,  ни рассчитать  нельзя,  можно  определить  только  ее  изменение  в 
результате  какого-либо  процесса.  Необходимо  иметь  в  виду,  что  изменение 
внутренней  энергии любой системы при  переходе из  одного состояния в дру­
гое  не  зависит  от  пути  перехода,  а  определяется  только  начальным  и  конеч­
ным состоянием.  В нашем примере это значит, что можно сначала нагреть со­
держимое баллончика до температуры  Тъ  >  Т2,  а потом снова охладить баллон­
чик до температуры  Т2,  при  этом  изменение  внутренней энергии  системы  бу­
дет  таким  же,  что  и  при  нагревании  до  температуры  Т2.  Это  означает,  что 
внутренняя  энергия  системы  является  функцией  состояния,  т.е.  не  зависит от 
пути  процесса:
а  
б  
в
Рис.  1.2.  Примеры  закрытой  (а),  открытой  (б )  и  изолированной  (в)  систем
10
Рис.  1.1.  Пример изменения в системе при 
поглощении  теплоты:
а  —  начальное  состояние;  б —  конечное  со­
стояние


AU=  U2  —   Uu
1.1)
где  индексы  1  и  2  —  символы  начального и  конечного  состояния  системы.
Заметим,  что при нагревании баллончика изменяется не только температу­
ра,  но  и  концентрация  раствора  —  часть  соли  дополнительно  растворяется  и 
увеличивается  количество пара, т. е.  происходит перераспределение масс.
За счет увеличения  количества пара система совершает работу расширения:
А =  PAV. 
(1.2)
Если внешнее давление  постоянно,  нагревание вызовет увеличение  объема
на величину AV —  баллончик раздуется  подобно  воздушному шару.
И,  наконец,  произойдет  растяжение  стенок  резинового  баллончика  —  си­
стема совершит работу (IV).
Таким  образом,  теплота  (Q),  сообщенная  системе  извне,  расходуется  на 
увеличение внутренней энергии (£/), совершение работы расширения (А), других 
видов работ (JV)  (в нашем случае растяжение стенок баллончика)  и работы по 
перераспределению  масс  веществ  в  системе  (Е ):
Q = AU + А +  W  +  Е. 
(1.3)
Полученное  уравнение  есть  ни  что  иное,  как выражение  первого  начала
термодинамики,  являющегося  частью  всеобщего  закона  сохранения  энергии. 
Первое начало термодинамики можно сформулировать следующим  образом:
Теплота, сообщаемая системе ишне, расход}счся на \всличенис uiiyipcii- 
ней  энергии  и  на  рабог),  С(>нершаеч\н>  сисюмои.
Закон сохранения материи.  Закон сохранения  энергии  является  частным  слу­
чаем  всеобщего  закона  сохранения  материи  (массы  и  энергии).  Масса  (т)  и 
энергия  (Е )  связаны  друг  с  другом  уравнением  Эйнштейна:
Е =  тс2,
где  с  —  скорость  света  в  вакууме  (2,998 •  108  м • с-1)-
Энергетические  эффекты,  которые  сопровождают  химические  реакции,  на­
ходятся  в  интервале от единиц до тысяч  кДж/моль.  Этому соответствует чрезвы­



Dostları ilə paylaş:

Лекция_2_Химия (Лекции по неорганической химии Составила — доц. Ермолаева В.И.) — PDF, страница 2

В последнее время полудлинный вариант называется длинным.Группы IA и IIA (или 1 и 2 группы) включают s-элементы, электронные конфигурацииих внешних энергетических уровней соответственно ns1 и ns2.Побочные группы B (или группы 3 — 12) больших периодов , начиная с четвертого,содержат d-элементы, у которых заполняется электронами предвнешний d- подуровень, ихэлектронные конфигурации можно записать {(n – 1)d 1 ns2 (III B или 3 группа) …

(n – 1)d 10ns2 (II B или 12 группа)}.Из III B-группы(или 3 группы) выделяются f – элементы, у которых заполняется 4 f –(лантаниды, или лантаноиды) и 5 f –подуровни (актиниды, или актиноиды), обычно онизаписываются в виде отдельной строки в коротком и полудлинном вариантах таблицы.Группы IIIA – VIIIA (или 13 — 18 группы) содержат p-элементы, электронныеконфигурации их внешних энергетических уровней соответственно {ns2np 1 … ns2n p 6 }.Свойства атомов элементов, определяемые электронной структурой атома,изменяются, как и сами электронные структуры, периодически.Периодические свойства атомов.Химические свойства элементов определяются свойствами его свободных атомов ипростых веществ, которые обусловлены, в основном, электронными конфигурациями атомов,точнее свойствами электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне.

Именноони принимают участие в химических реакциях.Большинство этих свойств проявляет явную периодическую зависимость от зарядаядра атома элемента.Наиболее важными свойствами, имеющими особое значение при объяснении илипредсказании химического поведения элементов и образуемых ими соединений, являются:• атомные радиусы;• энергии ионизации;• энергии сродства атома к электрону;• электроотрицатательность;• степени окисления и некоторые другиеВажнейшей характеристикой атома является его размер, однако вследствие волновойприроды электрона и вероятностного характера его нахождения на определенном расстоянииот ядра атомный радиус не может быть точно определен.Орбитальный радиус атома рассчитывается из радиальной составляющей волновойфункции по положению максимума электронной плотности.Атомные и ионные радиусы определяют по межъядерным расстояниям в молекулах икристаллах из экспериментальных спектроскопических измерений.Энергетическими характеристиками атома, определяющими способность удерживатьпринадлежащие атому электроны или способность присоединять новые, а также способностьк поляризации химической связи, являются: энергия ионизации, сродство к электрону иэлектроотрицательность.На рис.2 и 3 приведены зависимости атомных радиусов и энергии ионизацииэлементов, которые имеют отчетливо выраженный периодический характер.Рис.

2. Изменение атомных радиусов элементов взависимости от величины заряда ядра атома ZЭнергия ионизации I – это минимальная энергия, которую необходимо затратить, длятого, чтобы оторвать от нейтрального атома один электрон с образованием положительногоиона (катиона). Она равна разности между энергией уровня, на котором находится электрон,и энергией уровня с n = ∞. Последующему отрыву второго, третьего и т.д.

электроновсоответствует вторая, третья и т. д. энергии ионизации.Легче всего удалить электрон из атомов щелочных металлов, имеющих на внешнейоболочке по одному валентному электрону, труднее всего — из атомов благородных газов,обладающих замкнутой электронной оболочкой. Поэтому периодичность изменения энергииионизации атомов характеризуется минимумами, отвечающими щелочным металлам, имаксимумами, приходящимися на благородные газы.Рис.

3. Изменение энергии ионизации в зависимости отвеличины заряда ядра атомаПо периоду с увеличением Z энергия ионизации возрастает, однако не монотонно –первый разрыв наблюдается при переходе от элемента с электронной конфигурациейвнешнего уровня ns2 (например, Be) к элементу с конфигурацией np1 ( например, B), второйразрыв – от орбитали с максимальным количеством непарных электронов, обладающейповышенной стабильностью, к появлению электронной пары, например, энергия ионизацииатома азота (2s22p3 ) больше, чем атома кислорода (2s22p4) (табл. 4).Объяснение отмеченных закономерностей можно дать с помощью представлений обэффектах экранировании ядра и взаимного отталкивания электронов, заполняющих одну иту же орбиталь.

Эффект экранирования ядра обусловлен электронами внутреннихзаполненных слоев, которые, заслоняя ядро, ослабляют притяжение к нему внешнегоэлектрона. Так, при переходе от бериллия к бору, несмотря на увеличение заряда ядра,энергия ионизации атомов уменьшается вследствие ослабления притяжение к ядру 2р-электрона атома бора за счет экранирующего действия 2s-электронов. Экранирование ядравозрастает с увеличением числа внутренних электронных слоев.

Поэтому в подгруппах s- ир-элементов наблюдается тенденция к уменьшению энергии ионизации атомов (см. табл. 4).Уменьшение энергии ионизации от азота к кислороду объясняется взаимнымотталкиванием двух электронов одной и той же 2р — орбитали.Эффектами экранирования и взаимного отталкивания электронов одной орбиталиобъясняется также периодический характер изменения по периоду атомных радиусов (см.рис. 2).В подгруппах увеличение атомного радиуса и уменьшение энергии ионизацииэлементов также происходит не монотонно. Для объяснения привлекается представление опроникновении электронов к ядру.

Как показано на рис. 4, электрон любой орбиталиопределенное время находится в области, близкой к ядру (см. лекцию 1). Иными словами,внешние электроны проникают к ядру через слои внутренних электронов. Cтепеньпроникновения электронов при одном и том же главном квантовом числе наибольшая для sэлектрона, меньше — для р-электрона, ещё меньше— для d-электрона.В подгруппах d-элементов радиусы атомов в общемувеличиваются, однако радиусы атомов d-элементов 5-го и 6-гопериодов данной подгруппы примерно одинаковы. Этообъясняется проявлением эффекта проникновения внешнихэлектронов под экран из d- и f- электронов и называется fсжатием или лантаноидным сжатием. Энергии ионизацииатомов при этом увеличиваются.Так, для Ti {электронная конфигурация [Ar]3d24s2}первая энергия ионизации I1 = 6,82эВ , для Zr {[Kr]4d25s2 }Рис.4 . Радиальнаяона почти не изменяется I1 =6,84эВ , а у Hf {[Xe]5d26s2 } резкосоставляющая волновойувеличивается I1 =7,5 эВ , что объясняется проникновениемфункциивнешние 6s-электронов уже под двойной экран 5d- и 4fэлектронов.

Для d-элементов 5-го и 6-го периодов одной группы характерна близостьфизических и химических свойств, которая объясняется электронной конфигурациейатомов.Отмеченным закономерностям не подчиняются элементы подгруппы скандия. Дляэтой подгруппы типичны закономерности, характерные для соседних подгрупп s-элементов.Таблица 4. Значения первой энергии ионизации I1, сродства к электрону E,электроотрицательности χ (по Полингу) для атомов элементов c 1-го по 4-ый периодZЭлементI1,кДж/мольE,кДж/мольχZЭлементI1,кДж/мольE,кДж/мольχ1234567891011121314HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSi1312,02372,3520,3899,5800,61086,41402,31314,01681,02080,7495,8737,7577,6786,572,76059,8027122,37141327,9052,7044133,62,20,981,572,042,553,043,443,980,931,311,611,91920212223242526272829303132KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGe418,9589,8631,0658,0650,0652,8717,4759,4758,0736,7745,5906,4578,8762,248,360020506402470111118,30291200,821,01,361,541,631,661,551,831,881,912,01,651,812,0115161718PSClAr1011,8999,61251,11520,571,7200,4348,802,192,583,16-33343536AsSeBrKr944,0940,91139,91350,877194,9324,602,182,552,963,0При ионизации атомов d – элементов первыми отрываются ns2 – электроны, чтоподтверждается образованием более характерной для них степени окисления Э2+.Энергия сродства к электрону A e – это энергия, выделяющаяся при захвате электронаатомом, или энергия, которую нужно затратить для отрыва электрона от отрицательнозаряженного иона.Например, присоединение электрона к атому фтора сопровождается выделениемэнергии и сродство атома фтора к электрону A e составляет:F + ē → F ¯, A e = — 327 кДж/мольОчевидно, что сродство к электрону атома фтора равно по значению ипротивоположно по знаку энергии ионизации фторид – иона, затрачиваемой на отрывэлектрона:F ¯ → F + ē , E = — A e = +327 кДж/мольЭкспериментальные методы определения сродства к электрону более сложны и менеенадежны, чем методы определения энергии ионизации.

Наиболее перспективными методамиопределения сродства к электрону являются спектрометрические методы. Наибольшимсродством к электрону обладают атомы галогенов, для ряда элементов сродство к электронублизко к нулю, что означает отсутствие устойчивого отрицательного иона.В целом последовательность изменения сродства к электрону атомов такая же, как идля энергии ионизации – элементы с большими энергиями ионизации имеют и большеесродство к электрону (табл. 4).Электроотрицательность χ (хи) – способность атома в молекуле или сложном ионепритягивать к себе электроны, участвующие в образовании химической связи. Понятиеэлектроотрицательности введено Л.

Полингом, он же предложил метод ее оценки на основетермохимических данных.Электроотрицательность элементов связана как со склонностью свободного атомаудерживать свои валентные электроны, что характеризуется энергией ионизации, так и сосклонностью атома притягивать дополнительные электроны, что характеризуется сродствомк электрону. Поэтомуэлектроотрицательность часторассматривается как функцияэтих двух видов энергии.Электроотрицательностьэлемента не являетсяпостоянной характеристикойдля его атомов в различныхмолекулах, а зависит от еговалентного состояния исоседних атомов или группатомов.Но взаимные отношенияэлектроотрицательностейатомов различных элементовРис. 5. Шкала электроотрицательности по Полингусохраняются (в любом случаеэлектроотрицательность атома фтора больше, чем атома натрия).Существует несколько шкал электроотрицательностей: по Полингу, по Сандерсону, поОллреду и Рохову, по Малликену и др.Метод расчета χ , предложенный Р.

Малликеном, основан на измерении значенийэнергии ионизации и сродства к электрону: чем больше сумма (I +Е), тем больше χ.В каждом периоде периодической системы элементов электроотрицательностьвозрастает слева направо, а в каждой группе, как правило, уменьшается сверху вниз (рис. 5).Наибольшую электроотрицательность имеет атом фтора, наименьшую – атомы щелочныхметаллов.Непериодических свойств атомов известно совсем немного.

Это прежде всегомонотонно возрастающий заряд ядра атома и его масса, радиоактивные свойства (онизависят от свойств атомных ядер), частоты характеристических рентгеновских спектров (онитакже зависят от заряда ядра) и некоторые другие..

МАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 18. Москва, 2011, стр. 369-370

  • Скопировать библиографическую ссылку:


Авторы: Н. С. Перов

МАГНИ́ТНОЕ ЭКРАНИ́РОВАНИЕ, пред­на­зна­че­но для умень­ше­ния на­пря­жён­но­сти по­сто­ян­но­го или низ­ко­час­тот­но­го маг­нит­но­го по­ля в к.-л. об­лас­ти про­стран­ст­ва ли­бо для ло­ка­ли­за­ции маг­нит­но­го по­ля в за­дан­ной об­лас­ти про­стран­ст­ва. В от­ли­чие от эк­ра­ни­ро­ва­ния элек­трич. по­ля, ос­лаб­ле­ние маг­нит­но­го по­ля до его пол­но­го ис­чез­но­ве­ния не­воз­мож­но. Маг­нит­ное эк­ра­ни­ро­ва­ние с це­лью ос­лаб­ле­ния внеш­не­го маг­нит­но­го по­ля ши­ро­ко ис­поль­зу­ют в ме­ди­ци­не и ря­де об­лас­тей нау­ки и тех­ни­ки, свя­зан­ных с из­ме­ре­ния­ми сверх­сла­бых (с маг­нит­ной ин­дук­ци­ей до 10–14 Тл) маг­нит­ных по­лей. Ло­ка­ли­за­ция маг­нит­ных по­лей (эк­ра­ни­ро­ва­ние маг­нит­ных по­лей рас­сея­ния) ис­поль­зу­ет­ся в си­ло­вой элек­тро­тех­ни­ке и элек­тро­ни­ке в тех слу­ча­ях, ко­гда маг­нит­ные по­ля транс­фор­ма­то­ров, по­сто­ян­ных маг­ни­тов, силь­но­точ­ных це­пей и др. мо­гут ока­зы­вать вред­ное воз­дей­ст­вие на ок­ру­жаю­щую сре­ду или на­ру­шать нор­маль­ную ра­бо­ту со­сед­них уст­ройств или элемен­тов. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­нные мето­ды М. э. – ис­поль­зо­ва­ние фер­ро­маг­нит­ных и сверх­про­во­дя­щих эк­ра­нов, а так­же ком­пен­са­ци­он­ный ме­тод.

Ферромагнитные экраны

Экранирующее действие полого цилиндра из ферромагнитного вещества с большой магнитной проницаемостью. Остаточное магнитное поле внутри цилиндра Ввнутр≪Ввнеш.

 – ко­жу­хи или шун­ты, вы­пол­нен­ные из лис­то­вых или мас­сив­ных фер­ро­маг­не­ти­ков с боль­шой маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью и ма­лой ко­эр­ци­тив­ной си­лой. При на­маг­ни­чи­ва­нии ма­те­риа­ла та­ко­го эк­ра­на внеш­ним по­лем воз­ни­ка­ют по­ля, сло­же­ние ко­то­рых с внеш­ним по­лем при­во­дит к уве­ли­че­нию маг­нит­ной ин­дук­ции в фер­ро­маг­не­ти­ке и умень­ше­нию её зна­че­ния в эк­ра­ни­руе­мой об­лас­ти про­стран­ст­ва (рис.). Для уве­ли­че­ния эф­фек­тив­но­сти эк­ран со­став­ля­ют из не­сколь­ких сло­ёв фер­ро­маг­не­ти­ка, раз­де­лён­ных не­маг­нит­ны­ми слоя­ми. В этом слу­чае эк­ра­ни­рую­щая спо­соб­ность су­ще­ст­вен­но вы­ше, чем у оди­ноч­но­го слоя с тол­щи­ной, рав­ной сум­ме тол­щин отд. сло­ёв.

Сверхпроводящие экраны

ос­но­ва­ны на спо­соб­но­сти сверх­про­вод­ни­ка вы­тес­нять из се­бя маг­нит­ное по­ле за счёт Мейс­не­ра эф­фек­та. При вся­ком из­ме­не­нии маг­нит­но­го по­ля в сверх­про­вод­ни­ке в со­от­вет­ст­вии с пра­ви­лом Лен­ца воз­ника­ют ин­дук­ци­он­ные то­ки, маг­нит­ное по­ле ко­то­рых пол­но­стью ком­пен­сиру­ет из­ме­не­ние ве­ли­чи­ны маг­нит­но­го по­ля в сверх­про­вод­ни­ке. В от­ли­чие от обыч­но­го про­вод­ни­ка, ин­дук­ци­он­ные то­ки в сверх­про­вод­ни­ке не за­ту­ха­ют и под­дер­жи­ва­ют ком­пен­си­рую­щий эф­фект сколь угод­но дол­го. К не­дос­тат­кам сверх­про­во­дя­щих эк­ра­нов мож­но от­не­сти их вы­со­кую стои­мость, на­ли­чие внут­ри эк­ра­на ос­та­точ­но­го маг­нит­но­го по­ля, рав­но­го по ве­ли­чи­не по­лю, су­ще­ст­во­вав­ше­му в нём до пе­ре­хо­да ма­те­риа­ла эк­ра­на в сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние, а так­же то, что в боль­шин­стве из­вест­ных ма­те­риа­лов сверх­про­во­ди­мость су­ще­ст­ву­ет толь­ко при низ­ких тем­пе­ра­ту­рах (за ис­клю­че­ни­ем вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ных сверх­про­вод­ни­ков) и раз­ру­ша­ет­ся в силь­ных маг­нит­ных по­лях (ве­ли­чи­на ин­дук­ции кри­тич. маг­нит­но­го по­ля за­ви­сит от ти­па сверх­про­вод­ни­ка и мо­жет дос­ти­гать де­сят­ков Тл).

Компенсационный метод

обес­пе­чи­ва­ет умень­ше­ние внеш­не­го по­ля пу­тём соз­да­ния до­пол­нит. маг­нит­но­го по­ля, рав­но­го по ве­ли­чи­не и на­прав­лен­но­го про­ти­во­по­лож­но внеш­не­му по­лю, с по­мо­щью спец. ка­ту­шек. Обыч­но ис­поль­зу­ют ка­туш­ки Гельм­голь­ца – две оди­на­ко­вые ко­ак­си­аль­ные тон­кие круг­лые ка­туш­ки, раз­несённые на рас­стоя­ние их ра­диу­са, по ко­то­рым про­пус­ка­ют элек­трич. ток со­от­вет­ст­вую­щей ве­ли­чи­ны.

Маг­нит­ное по­ле мо­жет так­же эк­ра­ни­ро­вать­ся по­то­ком плаз­мы или ио­ни­зо­ван­но­го га­за. Та­кой ме­тод ком­пен­са­ции вряд ли име­ет прак­тич. зна­че­ние, но влия­ет на рас­пре­де­ле­ние маг­нит­ных по­лей в кос­мич. про­стран­ст­ве.

Эффективный ядерный заряд — Электронная структура

Эффективный заряд ядра — это суммарный положительный заряд электрона в многоэлектронном атоме.

Электроны в атоме могут экранировать друг друга от притяжения ядра . Этот эффект, называемый эффектом экранирования , описывает уменьшение притяжения между электроном и ядром в любом атоме с более чем одной электронной оболочкой. Чем больше электронных оболочек, тем больше экранирующий эффект испытывают внешние электроны.

Величину экранирующего эффекта трудно точно рассчитать. В качестве приближения мы можем оценить эффективный ядерный заряд на каждом электроне.

Эффективный заряд ядра (часто обозначаемый как Zeff или Z*) представляет собой суммарный положительный заряд электрона в многоэлектронном атоме.

Эффективный ядерный заряд электрона определяется следующим уравнением:

Zэфф = Z – S

, где Z — количество протонов в ядре (атомный номер), а S — количество электронов между ядром и рассматриваемым электроном (количество невалентных электронов).

Рассмотрим нейтральный атом неона (Ne), катион натрия (Na + ) и анион фтора (F ). Все они имеют 2 невалентных электрона, в то время как у Ne 10 протонов, у Na 11, а у F 9.

  • Zeff(Ne) = 10 – 2 = 8+
  • Zeff(F ) = 9 – 2 = 7+
  • Zeff(Na + ) = 11 – 10 = 1+

Ключевые моменты

• Экранирующий эффект описывает баланс между притяжением протонов к валентным электронам и силами отталкивания внутренних электронов.

• Эффект экранирования объясняет, почему электроны валентной оболочки легче удаляются из атома.

• Эффективный заряд ядра – это суммарный положительный заряд валентных электронов. Его можно аппроксимировать уравнением: Zeff = Z – S, где Z – атомный номер, а S – количество экранирующих электронов.


Основные термины

валентная оболочка: — самая внешняя оболочка каждого элемента.

ядро ​​: положительно заряженная центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов

электрон: каждый электрон имеет отрицательный заряд (-1) с настолько малым весом, что обычно им можно пренебречь по сравнению с протоном или нейтроном.

экранирующий эффект: притяжение между электроном и ядром, которое ослабляется внутренними электронами

эффективный заряд ядра : суммарный положительный заряд электрона

Разница между экранирующим и экранирующим эффектом

Автор: Madhu

Ключевое отличие — Экранирование против Экранирование Эффект
 

Экранирующий эффект — это уменьшение эффективного заряда ядра на электронном облаке из-за разницы в силе притяжения электронов в ядре.Другими словами, это уменьшение притяжения между атомным ядром и внешними электронами из-за наличия электронов внутренней оболочки. Термины экранирующий эффект и экранирующий эффект означают одно и то же. Нет никакой разницы между эффектом экранирования и эффектом экранирования.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое экранирующий эффект
3. Что такое экранирующий эффект
4. Экранирование и экранирующий эффект
5. Резюме

Что такое экранирующий эффект?

Экранирующий эффект — это уменьшение эффективного заряда ядра электронного облака из-за различий в силе притяжения между электронами и ядром.Этот термин описывает силы притяжения между электронами и ядром атома, имеющего более одного электрона. Его также называют атомной защитой.

Экранирующий эффект приводит к уменьшению притяжения между атомным ядром и самыми внешними электронами в атоме, содержащем много электронов. Эффективный заряд ядра — это суммарный положительный заряд, испытываемый электронами на самых внешних электронных оболочках атома (валентными электронами). Когда присутствует много электронов внутренней оболочки, атомное ядро ​​имеет меньшее притяжение со стороны атомного ядра.Это связано с тем, что атомное ядро ​​экранировано электронами. Чем больше количество внутренних электронов, тем больше экранирующий эффект. Порядок увеличения экранирующего эффекта следующий.

S-орбиталь>p-орбиталь>d-орбиталь>f-орбиталь

Имеются периодические тенденции экранирующего эффекта. Атом водорода — это наименьший атом, в котором присутствует один электрон. Экранирующих электронов нет, поэтому эффективный заряд ядра на этом электроне не уменьшается.Следовательно, нет экранирующего эффекта. Но при перемещении по периоду (слева направо) в периодической таблице количество электронов, присутствующих в атоме, увеличивается. Тогда эффект экранирования также увеличивается.

Энергия ионизации атомов определяется главным образом эффектом экранирования. Энергия ионизации — это количество энергии, необходимое для удаления самого внешнего электрона из атома или иона. Если экранирующий эффект высок, то внешний электрон этого атома меньше притягивается к атомному ядру, другими словами, самые внешние электроны легко удаляются.Следовательно, чем больше экранирующий эффект, тем меньше энергия ионизации.

Рисунок 01: Эффект экранирования электрона

Однако есть некоторые исключения значений энергии ионизации при перемещении по периоду таблицы Менделеева. Например, энергия ионизации Mg (магния) выше, чем у Al (алюминия). Но число электронов в Al больше, чем в Mg. Это происходит потому, что атом Al имеет самый внешний электрон на 3p-орбитали, и этот электрон не спарен.Этот электрон экранирован двумя 3s-электронами. В Mg самые внешние электроны — это два 3s-электрона, которые спарены на одной и той же орбитали. Следовательно, эффективный ядерный заряд на валентном электроне Al меньше, чем у Mg. Поэтому его легко удалить из атома Al, что приводит к меньшей энергии ионизации по сравнению с Mg.

Что такое экранирующий эффект?

Экранирующий эффект также известен как экранирующий эффект. Это эффект уменьшения притяжения между атомным ядром и внешними электронами из-за наличия электронов внутренней оболочки.Это происходит потому, что электроны внутренней оболочки экранируют атомное ядро.

В чем разница между экранирующим и экранирующим эффектом

  • Экранирующий эффект — это уменьшение эффективного заряда ядра электронного облака из-за различий в силе притяжения между электронами и ядром. Экранирующий эффект также известен как экранирующий эффект. Следовательно, нет никакой разницы между этими двумя терминами. В первую очередь они означают одно и то же.

Резюме

Экранирующий эффект или экранирующий эффект — это уменьшение притяжения между атомным ядром и самыми внешними электронами из-за присутствия электронов внутренней оболочки.Экранирующий эффект вызывает уменьшение эффективного ядерного заряда электрона. Этот эффект затрагивает валентные электроны. Нет никакой разницы между терминами экранирующий эффект и виляющий эффект.

Артикул:

1. «6.17: Электронное экранирование». Chemistry LibreTexts, Libretexts, 23 августа 2017 г. Доступно здесь
2. «Эффект экранирования». Экранирующий эффект | Определение | Тренд | TutorVista. Доступно здесь
3. «Экранирующий эффект». Википедия, Фонд Викимедиа, 5 марта.2018. Доступно здесь   

Изображение предоставлено:

1. «Диаграмма эффективного ядерного заряда». Автор FrozenMan (общественное достояние) через Commons Wikimedia 

 

Основные и валентные электроны, экранирование, Zeff (M7Q8) — UW-Madison Chemistry 103/104 Resource Book

Введение

В этом разделе продолжается изучение взаимосвязи между расположением электронов атома на орбиталях и химическими свойствами этого атома. По мере того, как мы переходим от водорода к многоэлектронным атомам, происходит невероятное увеличение сложности из-за того, что электроны отталкивают друг друга.Тем не менее, можно понять большую часть периодической таблицы и тенденции свойств атомов и ионов, используя приближения, основанные на использовании квантовых чисел отдельных электронов в атоме. Эти свойства периодически меняются по мере изменения электронной структуры элементов. Это (1) размер (радиус) атомов и ионов, (2) энергия ионизации и (3) сродство к электрону. В этом разделе основное внимание будет уделено свойствам, определяющим размер (радиус) атомов и ионов.

Эффективный ядерный заряд (Z

eff )

Для атома или иона только с одним электроном мы можем рассчитать потенциальную энергию электрона, учитывая только электростатическое притяжение между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженным электроном.Однако когда присутствует более одного электрона, полная энергия атома или иона зависит не только от притягивающих электрон-ядерных взаимодействий, но также и от отталкивающих электрон-электронных взаимодействий. Например, в гелии два электрона. Из закона Колумба мы знаем, что существует отталкивающее взаимодействие, которое зависит от расстояния между ними . Кроме того, между каждым из двух электронов с ядром существует притягивающее взаимодействие. Для этой задачи нет известных решений уравнения Шредингера, поэтому для нахождения орбиталей и их энергий необходимо использовать приближенные методы.

Если электрон находится далеко от ядра (т.е. если расстояние r между ядром и электроном велико), то в любой момент времени большинство других электронов будет между этим электроном и ядром. Следовательно, эти электроны нейтрализуют часть положительного заряда ядра и тем самым уменьшают притягивающее взаимодействие между ядром и находящимся дальше электроном. В результате электрон, находящийся дальше, получает эффективных ядерных зарядов ( Z эфф ).Эффективный ядерный заряд — это ядерный заряд, который фактически испытывает электрон из-за экранирования от других электронов, расположенных ближе к ядру (рис. 1). Следовательно, Z eff всегда на меньше, чем фактического заряда ядра, Z . Z эфф , испытываемый электроном на данной орбитали, зависит не только от пространственного распределения электрона на этой орбитали, но также и от распределения всех других присутствующих электронов.

Рис. 1. Защитный эффект. (A) Внутреннее электронное облако (светло-голубое) защищает интересующий внешний электрон от полной силы притяжения ядра. Электроны дальше от ядра (красные) не влияют на Z eff между интересующим электроном и ядром. (B) График зависимости вероятности электрона от расстояния от ядра показывает, что электроны на орбите 1 s с большей вероятностью будут находиться ближе к ядру, чем электроны на орбитали 2 s или 2 p .В экранирование вносят вклад только те электроны, которые могут оказаться между интересующим электроном и ядром. Экранирование определяется вероятностью того, что другой электрон окажется между интересующим электроном и ядром, а также электрон-электронным отталкиванием электрона. интересных встреч. Электроны ядра умеют экранировать, в то время как электроны в одной и той же валентной оболочке не так эффективно блокируют ядерное притяжение, которое испытывают друг друга. На рисунке 1B, если 2 p электронов существует на расстоянии r 1 ​​ , наиболее вероятно, что 1 s электронов (остовные электроны) будут находиться между интересующим электроном и ядром.Но существует лишь небольшая вероятность того, что 2 s электрона (электрон в той же валентной оболочке) экранирует интересующий 2p электрон. Таким образом, каждый раз, когда мы переходим от одного элемента к другому в течение периода, Z увеличивается на единицу, но экранирование увеличивается лишь незначительно. Таким образом, Z eff для валентных электронов увеличивается, когда мы движемся слева направо по периоду. В этом классе мы рассчитаем Z эфф = Z – S, , где S – это количество остовных электронов, которые экранируют валентные электроны.Существуют более точные способы определения Z eff , которые включают экранирующий вклад электронов в той же оболочке, но приблизительная формула, которую мы используем в этом курсе, достаточно точна, чтобы быть очень полезной. Помните из предыдущей главы, что Z — это число протонов в ядре.

Обратите внимание, что, хотя мы часто ссылаемся на Z eff валентного электрона, мы можем вычислить Z eff для любого электрона, принимая во внимание только количество остовных электронов, которые экранируют.Например, рассмотрим 2 с электронов Cl. Для CL, z = 17 и конфигурация электрона составляет 1 S 2 2 S 2 2 P 6 3 S 2 3 P 5 . Единственные электроны, которые будут экранировать 2 s электронов, это 1 s электронов, и их два. Следовательно, Z eff = 17 – 2 = 15 для 2s электрона Cl. Z eff для электрона 3 p , с другой стороны, равно Z eff = 17 – 10 = 7, потому что 10 электронов экранируют 3 p электрон (2 электрона в n = 1 и всего 8 электронов в n = 2).

Изменение атомного радиуса

Квантово-механическая картина затрудняет установление определенного размера атома. Однако существует несколько практических способов определения радиуса атомов и, таким образом, определения их относительных размеров, дающих примерно одинаковые значения. Мы будем использовать атомных радиусов  (рисунок 2), который определяется как половина расстояния между ядрами двух идентичных атомов, когда они соединены ковалентной связью (это измерение возможно, потому что атомы внутри молекул все еще сохраняют большую часть их атомная идентичность).Мы знаем, что при просмотре группы главное квантовое число n увеличивается на единицу для каждого элемента. Таким образом, электроны добавляются в область пространства, которая все больше удаляется от ядра. Следовательно, размер атома (и его атомный радиус) должен увеличиваться по мере того, как мы увеличиваем расстояние от самых удаленных электронов от ядра. Эта тенденция проиллюстрирована для атомных радиусов галогенов в таблице 1 и на рисунке 2. Тенденции для всей периодической таблицы можно увидеть на рисунке 2.

Атом Атомный радиус (пм) Ядерный заряд
Ф 64 +9
Класс 99 +17
Бр 114 +35
я 133 +53
В 148 +85
Таблица 1. Ковалентные радиусы элементов группы галогенов
Рис. 2. (а) Радиус атома определяется как половина расстояния между ядрами в молекуле, состоящей из двух одинаковых атомов, соединенных ковалентной связью. Атомный радиус галогенов увеличивается вниз по группе по мере увеличения n . (b) Ковалентные радиусы элементов показаны в масштабе. Общая тенденция заключается в том, что радиусы увеличиваются вниз по группе и уменьшаются по периоду.

Как показано на рис. 2, при движении по периоду слева направо мы обычно обнаруживаем, что каждый элемент имеет меньший атомный радиус, чем предшествующий ему элемент.Это ожидается из-за того, что Z eff для валентного электрона увеличивается слева направо по периоду, как мы видели выше. Более сильное притяжение (более высокий эффективный ядерный заряд), испытываемое валентными электронами в правой части периодической таблицы, притягивает их ближе к ядру, уменьшая атомные радиусы.

Рис. 3. Внутри каждого периода тренд атомного радиуса уменьшается по мере увеличения Z; например, от К до Кр. Внутри каждой группы (например, щелочные металлы, показанные фиолетовым цветом) наблюдается тенденция к увеличению атомного радиуса по мере увеличения n-уровня (размера орбиты).

Изучите визуализацию периодических тенденций, описанных в этом разделе (и многих других тенденций). Всего несколькими щелчками мыши вы можете создавать трехмерные версии периодической таблицы, показывающие размер атомов или графики энергий ионизации для всех измеренных элементов.

 

Пример 1

Сортировка атомных радиусов
Предсказать порядок увеличения атомного радиуса для Ge, Fl, Br, Kr.

Решение
Радиус увеличивается по мере продвижения вниз по группе, поэтому Ge < Fl (Примечание: Fl — это символ флеровия, элемента 114, а НЕ фтора).Радиус уменьшается по мере продвижения по периоду, поэтому Kr < Br < Ge. Складывая тренды, получаем Kr < Br < Ge < Fl.

Проверьте свои знания
Приведите пример атома, размер которого меньше размера фтора.

Ключевые понятия и резюме

Эффективный заряд ядра валентных электронов увеличивается слева направо по периоду и уменьшается по группе. Поскольку валентные электроны более плотно удерживаются в правой части периодической таблицы, атомный радиус уменьшается.Атомный радиус увеличивается по мере продвижения вниз по группе, потому что увеличивается уровень n (размер орбиты).

Ключевые уравнения

  • Z эфф = Z – S, где S – число остовных электронов

Глоссарий

атомный радиус
половина расстояния между ядрами двух одинаковых атомов, когда они соединены ковалентной связью
основные электроны
электронов, занимающих внутренние орбитали
эффективный ядерный заряд
заряд, который приводит к кулоновской силе, действующей ядром на электрон, рассчитывается как заряд ядра минус экранирование
валентные электроны
электронов в самой внешней или валентной оболочке (наибольшее значение n ) атома в основном состоянии; определить, как элемент реагирует
  1. Основываясь на их позициях в периодической таблице, предскажите, какие атомы имеют наименьший радиус: Mg, Sr, Si, Cl, I.
  2. Основываясь на их положении в периодической таблице, предскажите, у какого из атомов наибольший радиус: Li, Rb, N, F, I.
  3. Атомы какой группы периодической таблицы имеют электронную конфигурацию валентной оболочки нс 2 нп 3 ?
  4. Атомы какой группы периодической таблицы имеют электронную конфигурацию валентной оболочки нс 2 ?
  5. На основании их положения в периодической таблице перечислите следующие атомы в порядке увеличения радиуса: Mg, Ca, Rb, Cs.
  6. На основании их положения в таблице Менделеева перечислите следующие атомы в порядке увеличения радиуса: Sr, Ca, Si, Cl.
  1. Класс
  2. руб
  3. 15 (5А)
  4. 2 (2А)
  5. Mg < Ca < Rb < Cs
  6. Cl < Si < Ca < Sr

Экранирование и эффективный ядерный заряд

Экранирование и эффективный ядерный заряд

Экранирование и эффективный ядерный заряд

    Атом 1 H состоит из одного протона, окруженного электрон, который находится на сферической орбите 1 s .Напомним, что орбитали представляют распределения вероятностей, означающие, что существует высокая вероятность нахождения этот электрон где-то в этой сферической области. Этот электрон, будучи отрицательно заряженная частица притягивается к положительно заряженному протону.

    Теперь рассмотрим атом гелия, содержащий два протона (есть нейтроны в ядре тоже, но они к этой теме не относятся) окруженные двумя оба электрона занимают орбиталь 1 s .В этом случае и при всех других многих атомов электронов, нам нужно учитывать не только притяжение протона к электрону, но и электрон — электронные отталкивания. Из-за этого отталкивания каждый электрон испытывает заряд ядра, несколько меньший реального заряда ядра. По существу, один электрон экранирует или экранирует другой электрон от ядра. Положительный заряд, который на самом деле испытывает электрон, называется эффективным зарядом. ядерный заряд , Z эфф и Z эфф всегда несколько меньше реального заряда ядра.

Z eff = Z — S, где S — постоянная экранирования


Две цифры представляют различные мгновенные положения для двух электронов в атоме гелия. Оба электрона занимают 1-секундную орбиталь, а это означает, что усредненных по времени положения электронов можно изобразить сферой. Однако в любой момент мы можно представить, что два электрона находятся на противоположных сторонах ядра, и в этом случае они плохо экранируют друг друга от положительного заряда.В другой момент один электрон может находиться между ядром и другим электроном, и в этом случае электрон дальше от ядра довольно эффективно экранирован от положительного заряда.

    Учитывая гелий, вы можете сначала подумать, что Z eff будет по одному на каждый электрон ( т.е. , каждый электрон притягивается двумя протонами и экранирован одним электроном, 2 — 1 = 1), но Z эфф на самом деле 1,69. К определить Z eff , мы не вычитаем число экранирующих электронов из фактический ядерный заряд (что всегда приводило бы к значению Z eff , равному единице для любой электрон в любом атоме!), а скорее мы вычтем среднее количество электронов плотность между рассматриваемым нами электроном и ядром.Есть правил, которые мы можем использовать для оценки значения S и, таким образом, определения Z eff , но мы нет необходимости вдаваться в такие подробности для этого курса.

Проникновение

    Электрон на s орбитали имеет конечную, хотя и очень малую, вероятность того, что он будет расположен достаточно близко к ядру. Электрон в p или d у орбиты, с другой стороны, есть узел ( т.е. , область, где не может быть никаких плотность электронов) в ядре.Сравнивая орбитали внутри одной оболочки, мы говорим, что орбиталь s больше проникает в , чем p или d орбиталей, а это означает, что электрон на орбите s имеет больше шансов быть расположен ближе к ядру, чем электрон на орбите p или d . За по этой причине электроны на орбите s имеют большую экранирующую способность, чем электроны на орбитали p или d той же самой оболочки.Также, потому что они сильно проникающие, электроны на s орбиталях менее эффективно экранированы электроны на других орбиталях. Например, рассмотрим атом углерода, электрон которого конфигурация 1 s 2 2 s 2 2 p 2 . Два электрона на орбите 1 с атома С лучше справятся с задачей экранирования два электрона на 2 p орбиталях, чем они будут экранировать два электрона на орбита 2 с .Это означает, что для электронов в конкретной оболочке Z eff будет больше для s электронов, чем для p электронов. Аналогично, Z eff больше для p электронов, чем для d электронов. В результате в течение Учитывая оболочку атома, подоболочка s имеет меньшую энергию, чем p . подоболочка, которая, в свою очередь, имеет меньшую энергию, чем подоболочка d .

Применение MXene в химии, электрохимии и хранении энергии

  • Naguib, M.и другие. Двумерные нанокристаллы: двумерные нанокристаллы, полученные эксфолиацией Ti 3 AlC 2 . Доп. Матер. 23 , 4207–4207 (2011). Это первое сообщение о синтезе MXene .

    Артикул Google ученый

  • Лукацкая М.Р. и др. Интеркаляция катионов и высокая объемная емкость двумерного карбида титана. Наука 341 , 1502–1505 (2013). В этой статье подчеркивается широкая электрохимическая устойчивость MXenes к различным катионам .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Дейшер Г. и др. Синтез фазы Mo 4 VAlC 4 MAX и двумерного Mo 4 VC 4 MXene с пятью атомными слоями переходных металлов. ACS Nano 14 , 204–217 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Зераати, А.С. и др. Улучшенный синтез Ti 3 C 2 T x MXenes приводит к исключительной электропроводности, высокому выходу синтеза и повышенной емкости. Наномасштаб 13 , 3572–3580 (2021).

    Артикул Google ученый

  • Хан, М. и др. Beyond Ti 3 C 2 T x : MXenes для защиты от электромагнитных помех. ACS Nano 14 , 5008–5016 (2020 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Липатов А. и др. Упругие свойства монослоев и бислоев 2D Ti 3 C 2 T x MXene. науч. Доп. 4 , eaat0491 (2018). В этой статье сообщается об упругих свойствах монослоя и бислоя MXene .

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Липатов А.и другие. Электрические и упругие свойства отдельных однослойных Nb 4 C 3 T x Хлопья MXene. Доп. Электрон. Матер. 6 , 1

    2 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Борисюк В. Н., Мочалин В. Н., Гогоци Ю. Молекулярно-динамическое исследование механических свойств двумерных карбидов титана Ti n+1 C n (MXenes). Нанотехнологии 26 , 265705 (2015).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Малески К., Шук С.Е., Фафарман А.Т. и Гогоци Ю. Широкий хроматический диапазон двумерных карбидов переходных металлов. Доп. Опц. Матер. 9 , 2001563 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Саллес, П.и другие. Электрохромный эффект в тонких пленках карбида титана MXene, полученных методом погружения. Доп. Функц. Матер. 29 , 1809223 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Jhon, Y.I. et al. Металлический насыщающийся поглотитель MXene для фемтосекундных лазеров с синхронизацией мод. Доп. Матер. 29 , 1702496 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Фредриксон, К.D., Anasori, B., Seh, Z.W., Gogotsi, Y. & Vojvodic, A. Влияние приложенного потенциала и интеркаляции воды на химию поверхности Ti 2 C и Mo 2 C MXenes. J. Phys. хим. C 120 , 28432–28440 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Xia, Y. et al. Независимая от толщины емкость вертикально ориентированных жидкокристаллических MXenes. Природа 557 , 409–412 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Анасори Б., Лукацкая М. Р. и Гогоци Ю. Двумерные карбиды и нитриды металлов (MXenes) для хранения энергии. Нац. Преподобный Матер. 2 , 16098 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Ван Л., Хан М., Шак С. Э., Ван X. и Гогоци Ю. Регулируемые электрохимические свойства MXenes в твердом растворе. Nano Energy 88 , 106308 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • ВахидМохаммади А., Розен Дж. и Гогоци Ю. Мир двумерных карбидов и нитридов (MXenes). Наука 372 , abf1581 (2021). Всесторонний обзор широкого применения MXenes за последнее десятилетие .

    Артикул КАС Google ученый

  • Пэн, Дж.H., Chen, XZ, Ong, WJ, Zhao, XJ & Li, N. Инженерия поверхности и гетероинтерфейса 2D MXenes и их нанокомпозитов: понимание электро- и фотокатализа. Chem 5 , 18–50 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Li, Z. & Wu, Y. Двумерные карбиды ранних переходных металлов (MXenes) для катализа. Малый 15 , e1804736 (2019).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Икбал А.и другие. Аномальное поглощение электромагнитных волн двумерным карбонитридом переходного металла Ti 3 CNT x (MXene). Наука 369 , 446–450 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Шахзад, Ф. и др. Экранирование электромагнитных помех двумерными карбидами переходных металлов (MXenes). Наука 353 , 1137–1140 (2016).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Мэн З., Штольц, Р. М., Мендеки, Л. и Мирика, К. А. Химические датчики с электрическим преобразованием на основе двумерных наноматериалов. Хим. 119 , 478–598 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Kim, S.J. et al. Metallic Ti 3 C 2 T x Датчики газа MXene со сверхвысоким отношением сигнал/шум. ACS Nano 12 , 986–993 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Агрести, А. и др. Карбид титана MXenes для работы выхода и разработки интерфейсов в перовскитных солнечных элементах. Нац. Матер. 18 , 1228–1234 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Dong, Y.C. et al. Металлические MXenes: новое семейство материалов для гибких трибоэлектрических наногенераторов. Nano Energy 44 , 103–110 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhang, Y.Z. et al. Гидрогели MXene: основы и применение. Хим. соц. Ред. 49 , 7229–7251 (2020 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Huang, K., Li, Z., Lin, J., Han, G. & Huang, P. Двумерные карбиды и нитриды переходных металлов (MXenes) для биомедицинских применений. Хим. соц. 47 , 5109–5124 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Shuck, C.E. et al. Масштабируемый синтез Ti 3 C 2 T x MXene. Доп. англ. Матер. 22 , 1

    1 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Анасори, Б. и др.Двумерные упорядоченные двойные карбиды переходных металлов (MXenes). ACS Nano 9 , 9507–9516 (2015). Это первое исследование, демонстрирующее синтез двойных переходных металлов MXenes с помощью травителя HF .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ригби, М. Т. и др. Синтез новых М-слойных твердорастворных фаз 312 MAX (Ta 1− x Ti x ) 3 AlC 2 ( x = 0.4, 0,62, 0,75, 0,91 или 0,95), и соответствующие им MXene. RSC Adv. 11 , 3110–3114 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Хан М.К. и др. Адаптация электронных и оптических свойств MXenes путем формирования твердых растворов. Дж. Ам. хим. соц. 142 , 19110–19118 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Тао, К.и другие. Двумерный Mo 1,33 C MXene с упорядочением бивакансий, приготовленный из исходного трехмерного ламината с химическим упорядочением в плоскости. Нац. коммун. 8 , 14949 (2017).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Шехирев М., Шук С. Е., Сарычева А. и Гогоци Ю. Характеристика MXenes на каждом этапе, от их предшественников до отдельных хлопьев и сборных пленок. Прог. Матер. науч. 120 , 100757 (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Камысбаев В. и др. Ковалентные модификации поверхности и сверхпроводимость двумерных карбидов металлов MXenes. Наука 369 , 979–983 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ли, М. и др. Галогенированный Ti 3 C 2 MXenes с электрохимически активными выводами для высокоэффективных цинк-ионных аккумуляторов. ACS Nano 15 , 1077–1085 (2021). Это первое исследование, демонстрирующее синтез изостехиометрических MXenes с концевыми однородными галогенидами .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Li, Y. et al. Общий метод кислотного травления по Льюису для получения MXenes с улучшенными электрохимическими характеристиками в неводном электролите. Нац. Матер. 19 , 894–899 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Немани С.К. и др. Высокоэнтропийные двумерные карбиды MXenes: TiVNbMoC 3 и TiVCrMoC 3 . ACS Nano 15 , 12815–12825 (2021 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Панг Дж. и др. Применение 2D MXene в системах преобразования и хранения энергии. Хим.соц. 48 , 72–133 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Абдольхосейнзаде С., Цзян С., Чжан Х., Цю Дж. и Чжан С. Дж. Перспективы обработки решений двумерных MXenes. Матер. Сегодня 48 , 214–240 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Мин, Ф., Лян, Х., Huang, G., Bayhan, Z. & Alshareef, H.N. MXenes для перезаряжаемых батарей помимо литий-ионных. Доп. Матер. 33 , 2004039 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Сарычева А. и Гогоци Ю. Рамановский спектроскопический анализ структуры и химии поверхности Ti 3 C 2 T x MXene. Хим. Матер. 32 , 3480–3488 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Griffith, K.J. et al. Объемная и поверхностная химия ниобиевых фаз MAX и MXene по данным многоядерной твердотельной ЯМР-спектроскопии. Дж. Ам. хим. соц. 142 , 18924–18935 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Малески К., Мочалин В. Н. и Гогоци Ю. Дисперсии двумерного карбида титана MXene в органических растворителях. Хим. Матер. 29 , 1632–1640 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhang, Q. et al. Высокая концентрация Ti 3 C 2 T x MXene в органическом растворителе. ACS Nano 15 , 5249–5262 (2021 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Вахид Мохаммади, А., Хаджихани А., Шахбазмохамади С. и Бейдаги М. Двумерный карбид ванадия (MXene) как катодный материал большой емкости для перезаряжаемых алюминиевых батарей. ACS Nano 11 , 11135–11144 (2017).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Гарг Р., Агарвал А. и Агарвал М. Обзор применения MXene для хранения энергии: влияние межслойного расстояния. Матер. Рез. Экспресс 7 , ab750d (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чен З. и др. Привитой MXene/полимерный электролит для высокоэффективных твердых цинковых батарей с увеличенным сроком хранения при низких/высоких температурах. Энергетическая среда. науч. 14 , 3492–3501 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Yao, W., He, S., Xue, Y., Zhang, Q. & Xiao, X. V 2 CT x MXene искусственные твердые электролитные межфазные переходы к бездендритным литий-металлическим анодам . ACS Sustain. хим. англ. 9 , 9961–9969 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Fei, M. et al. Композитные мембраны полибензимидазол/мксен для топливных элементов с мембраной из полимерного электролита для промежуточных температур. Нанотехнологии 29 , 035403 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан Ф., Guo, X., Xiong, P., Zhang, J. & Wang, G. Разработка интерфейса композитного сепаратора MXene для высокоэффективных Li-Se и Na-Se аккумуляторов. Доп. Энергия Матер. 10 , 2000446 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Song, J. et al. Иммобилизация полисульфидов сепараторами, функционализированными MXene, для стабильных литий-серных аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 29427–29433 (2016 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Zhang, X. et al. Каркасы аэрогеля MXene для высокоскоростных литий-металлических анодов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 57 , 15028–15033 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Чжан, Н. и др. Прямая самосборка MXene на цинковых анодах для бездендритных водных цинк-ионных аккумуляторов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 60 , 2861–2865 (2021).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Zhang, C.J. et al. Кремниевые аноды большой емкости с вязкими водными чернилами MXene. Нац. коммун. 10 , 849 (2019).

    Артикул пабмед Google ученый

  • Лян Х., Гарсуч А. и Назар Л.F. Серные катоды на основе проводящих нанолистов MXene для высокоэффективных литий-серных аккумуляторов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 54 , 3907–3911 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Гу, Дж. и др. Одиночные атомы цинка, иммобилизованные на слоях MXene (Ti 3 C 2 Cl x ) по направлению к анодам из металлического лития без дендритов. ACS Nano 14 , 891–898 (2020).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Тан, X. и др. Калий-металлические батареи без дендритов на основе MXene. Доп. Матер. 32 , e19 (2020).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Wei, C. et al. Недавние достижения нового 2D MXene для стабильных и свободных от дендритов металлических анодов. Доп. Функц. Матер. 30 , 202004613 (2020).

    Google ученый

  • Альхабеб, М. и др. Руководство по синтезу и переработке двумерного карбида титана (Ti 3 C 2 T x MXene). Хим. Матер. 29 , 7633–7644 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Verger, L. et al.Обзор синтеза MXenes и других ультратонких двумерных карбидов и нитридов переходных металлов. Курс. мнение Твердотельный материал. науч. 23 , 149–163 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • млн лет, Р. и др. Ti 3 C 2 T x MXene для электродных материалов суперконденсаторов. Дж. Матер. хим. А 9 , 11501–11529 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Гогоци Ю.и Пеннер, Р. М. Хранение энергии в наноматериалах — емкостное, псевдоемкостное или аккумулятороподобное? ACS Nano 12 , 2081–2083 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Wang, X. et al. Псевдоемкость нанолистов MXene для мощных натрий-ионных гибридных конденсаторов. Нац. коммун. 6 , 6544 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Кадзияма С.и другие. Механизм интеркаляции ионов натрия в нанолистах MXene. ACS Nano 10 , 3334–3341 (2016).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Wang, X. et al. Влияние растворителей на накопление заряда в карбиде титана MXenes. Нац. Энергия 4 , 241–248 (2019). Это первое исследование, демонстрирующее необычные псевдоемкостные характеристики MXenes в определенных средах растворителей .

    КАС Статья Google ученый

  • Тянь, Х. Дж., Чжан, С. Л., Мэн, З., Хе, В. и Хан, В. К. Химия окислительно-восстановительного потенциала перезаряжаемой алюминиево-йодной батареи в ионно-жидком электролите. ACS Energy Письмо. 2 , 1170–1176 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Машталир О., Лукацкая М. Р., Чжао М. К., Барсум М. В.& Gogotsi, Y. Расслоение Nb 2 C MXene с помощью амина для литий-ионных накопителей энергии. Доп. Матер. 27 , 3501–3506 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Машталир О. и др. Интеркаляция и расслоение слоистых карбидов и карбонитридов. Нац. коммун. 4 , 1716 (2013).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Гидиу, М.и другие. Реакции ионного обмена и сольватации катионов в Ti 3 C 2 MXene. Хим. Матер. 28 , 3507–3514 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Лукацкая М.Р. и др. Сверхскоростное псевдоемкостное накопление энергии в двумерных карбидах переходных металлов. Нац. Энергия 2 , 17105 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Лян Г., Mo, F., Ji, X. и Zhi, C. Неметаллические носители заряда для аккумуляторов на водной основе. Нац. Преподобный Матер. 6 , 109–123 (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Имс, К. и Ислам, М.С. Интеркаляция ионов в двумерные карбиды переходных металлов: глобальный скрининг новых материалов для аккумуляторов большой емкости. Дж. Ам. хим. соц. 136 , 16270–16276 (2014).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Се Ю.и другие. Роль поверхностной структуры в литий-ионной энергоемкости двумерных карбидов переходных металлов. Дж. Ам. хим. соц. 136 , 6385–6394 (2014).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Gao, Q. et al. Отслеживание интеркаляции ионов в слоистых пленках Ti 3 C 2 MXene в разных масштабах длины. Энергетическая среда. науч. 13 , 2549–2558 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Шпигель Н. и др. Прямая оценка нанонапорной воды в межэлектродных промежутках 2D Ti 3 C 2 методом поверхностной акустики. Дж. Ам. хим. соц. 140 , 8910–8917 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Wang, X. et al. Распознавание структуры поверхности и механизма интеркаляции Ti на атомном уровне 3 C 2 X. Дж. Ам. хим. соц. 137 , 2715–2721 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ли, Н. и др. Эффект закрепления MXenes, зависящий от постоянной решетки, для литий-серных (Li-S) батарей: исследование DFT. Наномасштаб 11 , 8485–8493 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Гао, X.и другие. Максимальное увеличение доступности ионов в электродах из композитных углеродных нанотрубок, связанных MXene, для высокоскоростного электрохимического накопления энергии. Нац. коммун. 11 , 6160 (2020).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ли, К. и др. Архитектура 3D MXene для эффективного хранения и преобразования энергии. Доп. Функц. Матер. 30 , 202000842 (2020).

    Google ученый

  • Ченг Р.и другие. Понимание механизма хранения лития Ti 3 C 2 T x MXene. J. Phys. хим. C 123 , 1099–1109 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Нагиб, М. и др. MXene: многообещающий анод из карбида переходного металла для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. коммун. 16 , 61–64 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • Аслам М.К., Ниу, Ю. и Сюй, М. MXenes для нелитий-ионных (Na, K, Ca, Mg и Al) аккумуляторов и суперконденсаторов. Доп. Энергия Матер. 11 , 202000681 (2020).

    Google ученый

  • млн лет, Ю. и др. Очень гибкий и чувствительный пьезорезистивный датчик на основе MXene с сильно изменяющимися межслоевыми расстояниями. Нац. коммун. 8 , 1207 (2017).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Чой, К.и другие. Достижение высокой плотности энергии и высокой плотности мощности с помощью псевдоемкостных материалов. Нац. Преподобный Матер. 5 , 5–19 (2020).

    Артикул Google ученый

  • Wang, X. et al. Карбид титана MXene демонстрирует электрохимическую аномалию в электролитах вода-в-соли. ACS Nano 15 , 15274–15284 (2021 г.). В этой статье сообщается, как поведение сольватации оказывает решающее влияние на электрохимические свойства MXene электродов .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ян, К. и др. Водный литий-ионный аккумулятор, созданный за счет химии превращения галогенов и интеркаляции в графит. Природа 569 , 245–250 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Лю, З. и др. Проблема напряжения водных перезаряжаемых металлоионных аккумуляторов. Хим.соц. 49 , 180–232 (2020).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Сюй, Дж., Ма, Дж., Фан, К., Го, С. и Доу, С. Недавний прогресс в разработке передовых катодных материалов и моделей батарей для высокоэффективных литий-X (X = O 2 , S, Se, Te, I 2 , Br 2 ) батареи. Доп. Матер. 29 , 1606454 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Ли Д., Chen, X., Xiang, P., Du, H. & Xiao, B. Chalcogenated-Ti 3 C 2 X 2 MXene (X = O, S, Se и Te) как высоко- анодный материал для литий-ионных аккумуляторов. Заяв. Серф. науч. 501 , 144221 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Сан, Д. и др. Двумерный Ti 3 C 2 в качестве анодного материала для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим.коммун. 47 , 80–83 (2014).

    Артикул КАС Google ученый

  • Zhang, H. et al. Синтез наностержней NaV 6 O 15 посредством термического окисления интеркалированного натрием 2D V 2 CT x и их электрохимические свойства в качестве анода для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 248 , 178–187 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Он, С., Чжу, К., Соомро, Р. А. и Сюй, Б. Производные MXene для приложений по хранению энергии. Сустейн. Энергетическое топливо 4 , 4988–5004 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Су, Т. и др. Одностадийный синтез композитов Nb 2 O 5 /C/Nb 2 C (MXene) и их использование в качестве фотокатализаторов выделения водорода. ChemSusChem 11 , 688–699 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Byeon, A. et al. Оксид молибдена/углеродные композиты, полученные в результате окисления CO 2 Mo 2 CT x (MXene) для анодов ионно-литиевых батарей. Электрохим. Acta 258 , 979–987 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Танг Дж.Ю. и др. Полученные из MXene нанолисты TiS 2 для высокоскоростных и долговечных натрий-ионных конденсаторов. Материал для хранения энергии. 26 , 550–559 (2020).

    Артикул Google ученый

  • Донг, Ю., Ши, Х. и Ву, З. С. Последние достижения и перспективы наноструктур на основе MXene для высокопроизводительных металлоионных аккумуляторов. Доп. Функц. Матер. 30 , 202000706 (2020).

    Google ученый

  • Ридли П.и другие. Двухслойные оксиды ванадия на основе MXene с повышенной стабильностью в литий-ионных батареях. Приложение ACS Энергия Матер. 3 , 10892–10901 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Wyatt, B.C., Rosenkranz, A. & Anasori, B. 2D MXenes: настраиваемые механические и трибологические свойства. Доп. Матер. 33 , e2007973 (2021).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Гуо З., Zhou, J., Si, C. & Sun, Z. Гибкий двумерный Ti n +1 C n ( n = 1, 2 и 3) и их функционализированные MXenes, предсказанные с помощью теории функционала плотности. Физ. хим. хим. физ. 17 , 15348–15354 (2015).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Чакраборти П., Дас Т., Нафдай Д., Боери Л. и Саха-Дасгупта Т.Управление механическими свойствами Ti 2 C MXene: эффект замещающего легирования. Физ. B 95 , 184106 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Gao, L. F. et al. Мембраны MXene/полимер: синтез, свойства и новые приложения. Хим. Матер. 32 , 1703–1747 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Кэри, М.& Barsoum, MW Полимерные нанокомпозиты MXene: обзор. Матер. Сегодня Адв. 9 , 100120 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Бута, М. и др. Псевдоемкостные электроды, полученные безокислительной полимеризацией пиррола между слоями двумерного карбида титана (MXene). Доп. Матер. 28 , 1517–1522 (2016).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ли, Дж.М. и др. Электрохромные микросуперконденсаторы из MXene-проводящего полимера. Материал для хранения энергии. 20 , 455–461 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Линг З. и др. Гибкие и проводящие пленки MXene и нанокомпозиты с высокой емкостью. Проц. Натл акад. науч. США 111 , 16676–16681 (2014).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Пан, В.В. и др. 2D MXene-содержащие полимерные электролиты для полностью твердотельных литий-металлических аккумуляторов. Расширенный наноразмер. 1 , 395–402 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Wu, W., Zhao, W., Sun, Q., Yu, B. & Qu, J. Обработка поверхности двумерного MXene для нанокомпозитов из поливинилиденфторида с настраиваемой диэлектрической проницаемостью. Композ. коммун. 23 , 100562 (2020).

    Артикул Google ученый

  • Ян, Т. и др. Превосходная стабильность интерфейса электролит-электрод, обеспечиваемая ингибированием подвижности анионов в гибридных гелевых полимерных электролитах на основе Li-O 2 аккумуляторов. J. Член. науч. 604 , 118051 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhang, J.K. et al. Сульфированный Ti 3 C 2 T x для создания путей переноса протонов в мембране из полимерного электролита для улучшения проводимости. Твердотельный ион. 310 , 100–111 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Сюэ, П. и др. Изменение формы программируемых анизотропных гидрогелей под действием света в ближней инфракрасной области с помощью нанолистов MXene. Анжю. хим. Междунар. Эд. 60 , 3390–3396 (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан Ю.З. и др. MXenes расширяет возможности гидрогелевых сенсоров до новых пределов. науч. Доп. 4 , eaat0098 (2018).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Zhang, C.F.J. et al. Окислительная стабильность коллоидных двумерных карбидов титана (MXenes). Хим. Матер. 29 , 4848–4856 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Хаяши А.и другие. Твердый электролит на основе сульфида ионов натрия с беспрецедентной электропроводностью при комнатной температуре. Нац. коммун. 10 , 5266 (2019).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Лю, В. и др. Повышение ионной проводимости в композитных полимерных электролитах с хорошо ориентированными керамическими нанопроволоками. Нац. Энергия 2 , 17035 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Лю Ю., Zhang, J., Zhang, X., Li, Y. & Wang, J. Ti 3 C 2 T x Влияние наполнителя на свойство протонной проводимости мембраны из полимерного электролита. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 20352–20363 (2016 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Лю, В. и др. Повышение ионной проводимости полимерных электролитов с наполнителями из керамических нанопроволок. Нано Летт. 15 , 2740–2745 (2016).

    Артикул КАС Google ученый

  • Русонг и др. Приближаясь к практически доступным твердотельным батареям: вопросы стабильности, связанные с твердыми электролитами и интерфейсами. Хим. Ред. 120 , 6820–6877 (2019).

    Google ученый

  • Чоудхури, С. и др. Твердотельные полимерные электролиты для высокоэффективных литий-металлических аккумуляторов. Нац. коммун. 10 , 4398 (2019).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Wyatt, B.C. et al. Высокотемпературная стабильность и фазовые превращения карбида титана (Ti 3 C 2 T x ) MXene. J. Phys. Конденс. Материя 33 , 224002 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Середич М.и другие. Высокотемпературное поведение и химия поверхности карбида MXenes изучены с помощью термического анализа. Хим. Матер. 31 , 3324–3332 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжао, К. и др. Высокоэнергетический литий-серный карманный элемент с длительным циклом работы через макропористый каталитический катод с двусторонними сайтами связывания. Нац. нанотехнологии. 16 , 166–173 (2021).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Донг Ю.и другие. Интегрированный электрод, полностью основанный на MXene, созданный из наноленточной основы Ti 3 C 2 и промежуточного слоя нанолиста для Li-S аккумуляторов с высокой плотностью энергии. ACS Nano 12 , 2381–2388 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Сан, К. и др. Ti 3 C 2 T x Интерфейсный слой MXene обеспечивает сверхстабильные литий-йодные батареи с высоким содержанием йода и массовой нагрузкой. ACS Nano 14 , 1176–1184 (2020). Это исследование демонстрирует, что интерфейсный слой MXene эффективно ингибирует эффект челнока в литий-йодных батареях и значительно увеличивает содержание йода .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Тан, X. и др. Высокоэффективные квазитвердотельные литий-ионные аккумуляторы на основе MXene. АКЦ Цент. науч. 5 , 365–373 (2019).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Jiao, L. et al. Захват и каталитическая конверсия полисульфидов с помощью in situ построили гетероструктуры TiO 2 -MXene для литий-серных батарей. Доп. Энергия Матер. 9 , 1

    9 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Dewei et al.Механизм улучшения характеристик литий-серных аккумуляторов с добавками на основе MXene. J. Phys. хим. C 121 , 11047–11054 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Li, X., Li, N., Huang, Z., Chen, Z. & Zhi, C. Окислительно-восстановительная химия водного Zn-Br-галогенида с использованием Ti 3 C 2 T x MXene. ACS Nano 15 , 1718–1726 (2021). Это первое исследование, демонстрирующее эффективный процесс электроосаждения для загрузки жидкого Br 2 в промежуточный слой MXene .

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Wang, X. et al. Разработка деформации электрокатализатора иерархических пористых полых микросфер MXene / CNT для высокоэффективного процесса конверсии полисульфида лития. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 60 , 2371–2378 (2021).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Bao, W.Z. et al. Повышение производительности аккумуляторов Na–S с использованием легированных серой Ti 3 C 2 T x Нанолисты MXene с сильным сродством к полисульфидам натрия. ACS Nano 13 , 11500–11509 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Чжэн, Дж.и другие. Обратимое эпитаксиальное электроосаждение металлов на анодах аккумуляторов. Наука 366 , 645–648 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Zhao, C. Z. et al. Перераспределитель ионов для литий-металлических анодов без дендритов. науч. Доп. 4 , eaat3446 (2018).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ли, Дж.Х. и др. Электроосаждение Zn без дендритов, вызванное межатомной орбитальной гибридизацией Zn и одиночными вакансионными углеродными дефектами для проточных батарей на водной основе Zn. Энергетическая среда. науч. 13 , 2839–2848 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Wei, C. et al. Жидкий металл комнатной температуры, заключенный в бумагу MXene, в качестве гибкого, отдельно стоящего анода без связующего вещества для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Маленький 15 , e14 (2019).

    Артикул КАС пабмед Google ученый

  • Ян Д. и др. Механизмы планарного роста металлического лития, обеспечиваемые двумерным ограничением решетки из промежуточного слоя Ti 3 C 2 T x MXene. Доп. Функц. Матер. 31 , 202010987 (2021).

    Google ученый

  • Тиан Ю.и другие. Гибкая и свободностоящая бумага Ti 3 C 2 T x [email protected] бумага для бездендритных водных цинково-металлических батарей и неводных литий-металлических батарей. ACS Nano 13 , 11676–11685 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • He, X. et al. Трехмерный композит гидроксилированный MXene/углеродные нанотрубки в качестве каркаса для электродов натрий-металл без дендритов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 59 , 16705–16711 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Гривз, М., Барг, С. и Биссет, М. А. Аноды на основе MXene для металл-ионных аккумуляторов. Тесто. Supercaps 3 , 214–235 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Ян, К. и др. Селективное осаждение и стабильная инкапсуляция лития за счет гетерогенного затравочного роста. Нац. Энергия 1 , 16010 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Юфит В. и др. Оперативная визуализация и многомасштабные томографические исследования образования и растворения дендритов в цинковых батареях. Джоуль 3 , 485–502 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Санг, X. и др. Атомные дефекты в монослое карбида титана (Ti 3 C 2 T x ) MXene. ACS Nano 10 , 9193–9200 (2016).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Санг, X. и др. Атомистический анализ in situ механизмов роста однослойных двумерных карбидов переходных металлов. Нац. коммун. 9 , 2266 (2018).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Цзян Х., Тан П., Лю М., Цзэн Ю. и Чжао Т. Раскрытие положительной роли точечных дефектов на углеродных поверхностях в неводных литий-кислородных батареях. J. Phys. хим. C 120 , 18394–18402 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Wang, S.H. et al. Настройка смачиваемости расплавленного лития с помощью химической стратегии для анодов из металлического лития. Нац. коммун. 10 , 4930 (2019).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Чи, Х.и другие. Твердотельная литий-воздушная батарея с цеолитовым электролитом с высокой стабильностью и гибкостью. Природа 592 , 551–557 (2021).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Лоули, А. Дж. и др. Оптимизация условий циклирования для безанодных литий-металлических элементов. Дж. Электрохим. соц. 168 , 020515 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжэн, Дж.и другие. Регулирование морфологии электроосаждения в алюминиевых и цинковых анодах батарей большой емкости с использованием межфазной связи металл-подложка. Нац. Энергия 6 , 398–406 (2021).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhang, J. et al. Масштабируемое производство отдельно стоящих прочных пленок Ti 3 C 2 T x MXene с превосходной электропроводностью. Доп. Матер. 32 , 2001093 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжоу Т. и др. Сверхпрочные графеновые листы, функционализированные MXene. Нац. коммун. 11 , 2077 (2020).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван, С. и др. Прочные последовательно соединенные листы MXene. Проц. Натл акад.науч. США 117 , 27154–27161 (2020).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ши, Х. и др. Трехмерный гибкий, проводящий и пригодный для повторного использования Ti 3 C 2 T x Пеноматериал MXene-меламин для изготовления анода из щелочного металла с большой площадью и длительным сроком службы. ACS Nano 14 , 8678–8688 (2020 г.).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Ши, Х.и другие. Проводящий и литиофильный каркас из MXene/графена для высокопроизводительных литий-металлических анодов без дендритов. ACS Nano 13 , 14308–14318 (2019).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Zhang, D., Wang, S., Li, B., Gong, Y. & Yang, S. Горизонтальный рост лития на параллельно выровненных слоях MXene по направлению к металлическим литиевым анодам без дендритов. Доп. Матер. 31 , 10 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Zhang, X. et al. Каркасы аэрогеля MXene для высокоскоростных литий-металлических анодов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 57 , 15028–15033 (2018).

    КАС Статья пабмед Google ученый

  • Bu, F., Zagho, M.M., Ibrahim, Y., Ma, B. & Zhao, D. Пористые MXenes: синтез, структура и применение. Nano Today 30 , 100803 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Guo, Y. et al. Автопереносимый g-C 3 N 4 Li + -модулирующий слой к стабильным литиевым анодам. Доп. Матер. 31 , 1

      2 (2019).

      Артикул КАС Google ученый

    • Xie, X. S. et al.Управление кинетикой переноса ионов и стабильностью интерфейса для высокопроизводительных анодов из цинкового металла. Энергетическая среда. науч. 13 , 503–510 (2020).

      КАС Статья Google ученый

    • Лопес Дж. и др. Влияние полимерных покрытий на электроосаждаемый металлический литий. Дж. Ам. хим. соц. 140 , 11735–11744 (2018).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Ван Ф.и другие. Металлический цинковый анод с высокой степенью обратимости для аккумуляторов на водной основе. Нац. Матер. 17 , 543–549 (2018).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Ма, Дж., Лю, М., Хе, Ю. и Чжан, Дж. Химия окислительно-восстановительного потенциала йода в перезаряжаемых батареях. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 60 , 12636–12647 (2021).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Бай С., Лю, X., Чжу, К., Ву, С. и Чжоу, Х. Сепаратор на основе металлоорганического каркаса для литий-серных батарей. Нац. Энергия 1 , 16094 (2016).

      КАС Статья Google ученый

    • Ян, К. и др. Уникальная химия водного литий-иона/серы с высокой плотностью энергии и обратимостью. Проц. Натл акад. науч. США 114 , 6197–6202 (2017).

      КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    • Лян, X., Garsuch, A. & Nazar, LF. Серные катоды на основе проводящих нанолистов MXene для высокопроизводительных литий-серных батарей. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 127 , 3979–3983 (2015).

      Артикул Google ученый

    • Liu, X. B. A., Shao, X. F., Li, F. & Zhao, M. W. Закрепляющие эффекты Ti с S-концевыми концами 2 C MXene для литий-серных батарей: исследование первых принципов. Заяв. Серф.науч. 455 , 522–526 (2018).

      КАС Статья Google ученый

    • Rao, D.W. et al. Механизм улучшения характеристик литий-серных аккумуляторов с добавками на основе MXene. J. Phys. хим. C 121 , 11047–11054 (2017).

      КАС Статья Google ученый

    • Чжао, К., Чжу, К., Лю, Ю. и Сюй, Б.Состояние и перспективы литий-серных аккумуляторов на основе MXene. Доп. Функц. Матер. 31 , 2100457 (2021).

      КАС Статья Google ученый

    • Тан, Х. и др. Прочная отдельно стоящая проводящая бумага на основе MXene-серы для литий-серных аккумуляторов с длительным сроком службы. Доп. Функц. Матер. 29 , 17 (2019).

      Артикул КАС Google ученый

    • Ван, Д.и другие. Общая стратегия модификации атомной поверхности для улучшения поведения сцепления и электрокатализа Ti 3 C 2 T 2 MXene в литий-серных батареях. ACS Nano 13 , 11078–11086 (2019). В этой статье сообщается о функции электрокатализа TI 3 C 2 T 2 .

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Ли, Г.и другие. Высокоэффективный катодный катализатор Nb 2 C MXene с однородной O-концевой поверхностью для литий-кислородных аккумуляторов. Доп. Энергия Матер. 11 , 2002721 (2020).

      Артикул КАС Google ученый

    • Huang, H. et al. Высокоэффективное удаление ионов йода с использованием композитов MXene-PDA-Ag 2 O x , синтезированных с помощью химии, основанной на мидиях. J. Коллоидный интерфейс Sci. 567 , 190–201 (2020).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Jia, X., Liu, C., Neale, Z.G., Yang, J. & Cao, G. Активные материалы для водных цинк-ионных аккумуляторов: синтез, кристаллическая структура, морфология и электрохимия. Хим. Ред. 120 , 7795–7866 (2020 г.).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Сюэ, В.Дж. и др. Слоистые катоды сверхвысокого напряжения, богатые никелем, в практичных литий-металлических батареях с электролитом на основе сульфонамида. Нац. Энергия 6 , 495–505 (2021).

      КАС Статья Google ученый

    • Чае, С., Ко, М., Ким, К., Ан, К. и Чо, Дж. Проблемы практического применения кремниевого анода в высокоэнергетических литий-ионных батареях. Джоуль 1 , 47–60 (2017).

      КАС Статья Google ученый

    • Li, Y., Huang, S., Wei, C., Wu, C. & Mochalin, V. N. Адгезия двумерных карбидов титана (MXenes) и графена к кремнию. Нац. коммун. 10 , 3014 (2019).

      Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    • Zhang, Y. et al. MXene/[email protected] x @C послойная суперструктура с функцией автоматической настройки для превосходного стабильного хранения лития. ACS Nano 13 , 2167–2175 (2019).

      КАС пабмед Google ученый

    • Луо, С. и др. Наноразмерная параллельная схема на основе взаимопроникающей проводящей сборки для гибкого и мощного ионно-цинкового аккумулятора. Доп. Функц. Матер. 29 , 16 (2019).

      Артикул КАС Google ученый

    • Хуэй, С., Zhao, R., Zhang, P., Li, C. & Yin, L. Стратегия низкотемпературного восстановления, синтезированная Si/Ti 3 C 2 Композитные аноды MXene для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов. Доп. Энергия Матер. 9 , 1

      5 (2019).

      Артикул КАС Google ученый

    • Chen, C. et al. MoS 2 Гетероструктуры на MXene в качестве высокообратимых анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Анжю.хим. Междунар. Эд. 57 , 1846–1850 (2018).

      КАС Статья Google ученый

    • Zhu, X. et al. Водные цинк-ионные аккумуляторы с превосходными характеристиками на основе роста in situ нанолистов MnO 2 на V 2 CT x MXene. ACS Nano 15 , 2971–2983 (2021 г.).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Вагасия, Дж.V., Mayorga-Martinez, C., Vyskoil, J., Sofer, Z. & Pumera, M. Комплексное биомониторинговое зондирование с помощью носимых асимметричных суперконденсаторов на основе Ti 3 C 2 MXene и 1T-фаза WS 2 нанолисты. Доп. Функц. Матер. 30 , 2003673 (2020).

      КАС Статья Google ученый

    • Couly, C. et al. Асимметричный гибкий микросуперконденсатор из оксида графена с уменьшенным содержанием MXene. Доп. Электрон. Матер. 4 , 1700339 (2017).

      Артикул КАС Google ученый

    • Zhang, C.J. et al. Чернила MXene без добавок и прямая печать микросуперконденсаторов. Нац. коммун. 10 , 1795 (2019).

      Артикул КАС пабмед Google ученый

    • Сун, Л., Сонг, Г., Сун, Ю., Фу, К. и Пан, К.Углеродная пена, легированная MXene/N, с трехмерной полой нейроноподобной архитектурой для отдельно стоящих твердотельных суперконденсаторов с высокой степенью сжатия. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 12 , 44777–44788 (2020 г.).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Хан М.К. и др. Анизотропные аэрогели MXene с механически регулируемым отношением отражения электромагнитных волн к поглощению. Доп.Опц. Матер. 7 , 201

      7 (2019).

      Google ученый

    • Оранги, Дж., Хамаде, Ф., Дэвис, В. А. и Бейдаги, М. 3D-печать без добавок 2D Ti 3 C 2 T x (MXene) чернила для изготовления микросуперконденсаторы со сверхвысокой плотностью энергии. ACS Nano 14 , 640–650 (2019).

      Артикул КАС Google ученый

    • Шварц, Дж.Дж. и Бойдстон, А.Дж. Мультиматериальная актиничная трехмерная и четырехмерная печать с пространственным управлением. Нац. коммун. 10 , 791 (2019).

      КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    • Shuck, C.E. & Gogotsi, Y. Превращение MXenes из лаборатории в коммерческие продукты. Хим. англ. J. 401 , 125786 (2020). В этой статье рассматриваются препятствия на пути перемещения MXenes из лаборатории в коммерческое использование и предлагаются перспективы для будущих исследований .

      КАС Статья Google ученый

    • Джолли, С., Парантаман, М. П. и Нагиб, М. Синтез Ti 3 C 2 T z MXene из недорогих и экологически чистых прекурсоров. Матер. Сегодня Адв. 10 , 100139 (2021).

      КАС Статья Google ученый

    • Shuck, C.E. et al. Безопасный синтез MAX и MXene: рекомендации по снижению риска во время синтеза. ACS Хим. Безопасность для здоровья. 28 , 326–338 (2021).

      КАС Статья Google ученый

    • Панг С.Ю. и др. Универсальная стратегия для легкого и быстрого синтеза двумерных MXene в качестве многофункциональных энергетических материалов без использования HF. Дж. Ам. хим. соц. 141 , 9610–9616 (2019). В этом исследовании подчеркивается экологический синтез MXenes с помощью протокола электрохимического травления с термической поддержкой на основе травителя без HF .

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Kim, Y.J. et al. Механизм травления одноатомных слоев алюминия при синтезе MXene. Хим. Матер. 33 , 6346–6355 (2021).

      КАС Статья Google ученый

    • Матис, Т. С. и др. Синтез модифицированной МАХ-фазы для экологически устойчивого и высокопроводящего Ti 3 C 2 MXene. ACS Nano 15 , 6420–6429 (2021 г.).

      КАС Статья пабмед Google ученый

    • Икбал, А., Хонг, Дж., Ко, Т.Ю. и Ку, С.М. Повышение устойчивости к окислению двумерных MXene: синтез, среды хранения и условия. Нано конвергент. 8 , 9 (2021).

      КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    • Хуан С.и Мочалин В. Н. Гидролиз двумерных карбидов переходных металлов (MXenes) в коллоидных растворах.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.