2023-03-13 ヘルマン･フォン･ヘルムホルツ協会(HGF)
MXeneは、水膜で層を分離したパフペストリーのような構造を持ち、プロトンが水膜を通じて移動し充放電を可能にする。ドイツのヘルムホルツ・ツェントルム・ベルリン研究所（HZB）のチームは、MXeneの層の間に閉じ込められた水膜内でプロトンが移動する様子を調べ、この素材の最適化を加速する可能性がある結果を発表した。この技術は、新しいエネルギー貯蔵メカニズムを解明するために今後、リチウムイオンなどの陽イオンにも応用される予定である。
＜関連情報＞
- https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=24726&sprache=en&seitenid=1e
- https://www.nature.com/articles/s41467-023-36842-0
MXene層間化合物に閉じ込められた水和プロトンの振動シグネチャー Vibrational signature of hydrated protons confined in MXene interlayers
Mailis Lounasvuori,Yangyunli Sun,Tyler S. Mathis,Ljiljana Puskar,Ulrich Schade,De-En Jiang,Yury Gogotsi & Tristan Petit
Nature Communications Published1:0 March 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-36842-0
Abstract
The hydration structure of protons has been studied for decades in bulk water and protonated clusters due to its importance but has remained elusive in planar confined environments. Two-dimensional (2D) transition metal carbides known as MXenes show extreme capacitance in protic electrolytes, which has attracted attention in the energy storage field. We report here that discrete vibrational modes related to protons intercalated in the 2D slits between Ti3C2Tx MXene layers can be detected using operando infrared spectroscopy. The origin of these modes, not observed for protons in bulk water, is attributed to protons with reduced coordination number in confinement based on Density Functional Theory calculations. This study therefore demonstrates a useful tool for the characterization of chemical species under 2D confinement.
