Исследование методами ИК- и КР-спектроскопии особенностей структуры поверхности двумерных слоистых материалов Ti₃C₂T_x (T — ОН, О, F)

Методами инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР) охарактеризованы особенности поверхностного состояния слоистых материалов Ti₃C₂Т_х (Т — ОН^–, О^2–, F^–), полученных в виде порошка и двумерных (2D) частиц, формирующих стабильный коллоидный раствор. Порошкообразный образец Ti₃C₂Т_х получен путем удаления алюминия  из Ti₃AlC₂ обработкой в растворе HF, 2D-частицы Ti₃C₂Т_х — обработкой Ti₃AlC₂ в растворе HCl+LiF с последующей обработкой ультразвуком. Фазовый состав и морфология образцов исследованы методами рентгенографии и электронной микроскопии. Методы ИК- и КР-спектроскопии позволили дифференцировать наличие терминальных групп (O^2–, OH^–, F^–) различной природы с количественным преобладанием ОН-формы в порошкообразном образце Ti₃C₂Т_х и ОН- и фторид-ионов  в 2D-частицах Ti₃C₂Т_х, а также выявить наличие примеси TiO_x.

1. L. Toth. Transition Metal Carbides and Nitrides, New York–London, Academic Press (1971)

2. Э. K. Стормс. Тугоплавкие карбиды, Москва, Атомиздат (1970) 12—26

3. H. J. Goldschmidt. Interstitial Alloys, London, Butterworths (1967)

4. M. W. Barsoum. MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides, Wiley-VCH Germany (2013)

5. M. Naguib, M. Kurtoglu, V. Presser, J. Lu, J. Niu, M. Heon, L. Hultman, Y. Gogotsi, M. W. Barsoum. Adv. Mater., 23 (2011) 4248—4253, doi: 10.1002/adma.201102306

6. M. Naguib, O. Mashtalir, J. Carle, V. Presser, J. Lu, L. Hultman, Y. Gogotsi, M. W. Barsoum. ACS Nano, 6 (2012) 1322—1331, doi: 10.1021/nn204153h

7. X. Sang, Y. Xie, M.-W. Lin, M. Alhabeb, K. L. Van Aken, Y. Gogotsi, P. R. Kent, K. Xiao, R. R. Unocic. ACS Nano, 10 (2016) 9193—9200, doi: 10.1021/acsnano.6b05240

8. Y. Yoon, T. A. Le, A. P. Tiwari, I. Kim, M. W. Barsoum, H. Lee. Nanoscale, 10 (2018) 22429—22438, doi: 10.1039/C8NR06854B

9. B. Anasori, M. R. Lukatskaya, Y. Gogotsi. Nat. Rev. Mater., 2, N 2 (2017) 1—17, doi: 10.1038/natrevmats.2016.98

10. F. Shahzad, M. Alhabeb, C. B. Hatter, B. Anasori, S. Man Hong, C. M. Koo, Y. Gogotsi. Science, 353, N 6304 (2016) 1137—1140, doi: 10.1126/science.aag2421

11. T. Hu, J. Wang, H. Zhang, Z. Li, M. Hu, X. Wang. Phys. Chem. Chem. Phys., 17 (2015) 9997—10003, doi: 10.1039/C4CP05666C

12. M. Hu, T. Hu, Z. Li, Y. Yang, R. Cheng, J. Yang, C. Cui, X. Wang. ACS Nano, 12 (2018) 3578—3586, doi: 10.1021/acsnano.8b00676

13. T. Hu, M. Hu, B. Gao, W. Li, X. Wang. J. Phys. Chem. C, 122 (2018) 18501—18509, doi: 10.1021/acs.jpcc.8b04427

14. M. Hu, Z. Li, T. Hu, S. Zhu, C. Zhang, X. Wang. ACS Nano, 10 (2016) 11344—11350, doi: 10.1021/acsnano.6b06597

15. A. Sarycheva, Y. Gogotsi. Chem. Mater., 32 (2020) 3480—3488, doi: 10.1021/acs.chemmater.0c00359

16. V. Presser, M. Naguib, L. Chaput, A. Togo, G. Hug, M. W. Barsoum. J. Raman Spectrosc., 43, N 1 (2012) 168—172, doi: 10.1002/jrs.3036

17. C. J. Zhang, S. Pinilla, N. McEvoy, C. P. Cullen, B. Anasori, E. Long, S. H. Park, A. Seral-Ascaso, A. Shmeliov, D. Krishnan, C. Morant. Chem. Mater., 29, N 11 (2017) 4848—4856, doi: 10.1021/acs.chemmater.7b00745

18. G. Busca, G. Ramis, J. M. G. Amores, V. S. Escribano, P. Piaggio. J. Chem. Soc. Faraday Trans., 90, N 20 (1994) 3181—3190, doi: 10.1039/FT9949003181

19. Е. А. Оводок, М. И. Ивановская, С. К. Позняк, И. И. Азарко, М. Мичусик, А. Н. Анискевич. Свиридовские чтения: сб. ст., 17 (2021) 47—64

20. D. B. Lioi, G. Neher, J. E. Heckler, T. Back, F. Mehmood, D. Nepal, R. Pachter, R. Vaia, W. J. Kennedy. ACS Appl. Nano Mater., 2 (2019) 6087—6091, doi: 10.1021/acsanm.9b01194

21. В. Ф. Сурганов, А. М. Мозалев, Н. И. Татаренко, В. А. Ласточкина. Журн. прикл. спектр., 65 (1998) 200—204 [V. F. Surganov, A. M. Mozalev, N. I. Tatarenko, V. A. Lastochkina. J. Appl. Spectr., 65 (1998) 206—210], doi: 10.1007/BF02680470

22. B. Scheibe, K. Tadyszak, M. Jarek, N. Michalak, M. Kempiński, M. Lewandowski, B. Peplińska, K. Chybczyńska. Appl. Surf. Sci., 479 (2019) 216—224, doi: 10.1016/j.apsusc.2019.02.055

23. A. C. Ferrari, J. Robertson. Phys. Rev. B, 61, N 20 (2000) 14095—14107, doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095

24. M. Hu, T. Hu, Z. Li, Y. Yang, R. Cheng, J. Yang, C. Cui, X. Wang. ACS Nano, 12 (2018) 3578—3586, doi: 10.1021/acsnano.8b00676