Cryst. Growth Des.：热诱导贵金属Au覆盖插入Ti2AlN MAX相薄膜形成Ti2AuN
一、文章概述
通过热诱导技术将贵金属插入到非范德华陶瓷化合物中，提出了一种生产一类新型层状材料的方法。作者证明了Au与A层MAX相的碳化物与大量的A和M元素组合的交换反应。在这里，文章报道了第一次在高温下在Ti2AlN MAX相氮化物中用金取代Al，而不破坏原来的层状结构。这些结果支持了对具有M、A和X元素不同组合的MAX相中A元素的Au插入的推广。此外，文章提出了实现交换反应的关键因素：A元素应该具有溶解或与贵金属反应插入的化学势；贵金属应该对初始金属碳化物/氮化物具有惰性；有必要选择允许贵金属和A元素平衡相互扩散的反应温度。
二、图文导读
图1.退火后金沉积的Ti2AlN的SEM图像（左）和表面的Mapping：Au（中）和Al（右）。
图1显示了退火后Au沉积的Ti2AlN膜的表面的SEM/EDX，铝从Ti2N的A层中分离并扩散沉积到的金层中在表面形成了Al团聚。
图2.沿[1120](a)和[1100](b)区域轴获得的退火金覆盖的Ti2AlN的HRSTEM图像。黄色、灰色和红色的球分别代表Au、Ti和N原子，显示Ti2AuN的形貌。比例尺，1nm。
STEM中的亮度与电子束传输的原子质量成正比。原子排列对应于M2AX相：典型的层流结构由重元素、Au、交替的Ti2N层组成。每张Ti2N片相互堆叠，由金单层夹成锯齿形。这显然意味着高温引起的铝的外扩散是由于金的内扩散，而不破坏原层状结构。
图3.金覆盖的Ti2AlN在退火前后的XRD图。
图3.显示了在约13°和26°处的衍射峰分别对应Ti2AlN的（0002）和（0004）。退火后在约28°处出现的峰是由于Al扩散到Au中，在样品顶部形成的Al−Au金属间相。这是因为高温升高时，Au与Al在Al2Au、AlAu、AlAu2、Al2Au5和AlAu4之间相互扩散，形成了不同的金属间相。
三、全文总结
综上所述，文章证明了热诱导的Au插入Ti2AlN可以形成Ti2AuN相，还讨论了贵金属和A层的交换反应机理，并提出了一些建议产生相应反应的关键因素。Al在退火温度下与Au应呈负热；原Mn+1AXn的层状结构对交换元稳定，必须选择合适的退火温度以满足上述所有要求。文章的结果支持了Mn+1AXn相对包含M、A和X元素的大量组合的插入过程的通用性。它们也为探索具有定制化学和物理性质的新型层状过渡金属碳化物/氮化物铺平了策略。此外，该策略不仅应将贵金属插入Mn+1AXn相的薄膜中，还应插入相应的体积或颗粒Mn+1AXn相中。
文章链接：
https://dx.doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00355
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