《工筆科研》前沿二維材料MXene的畫法

2020-12-05 科學美工

過去十幾年已經見證了二維(2D)材料的快速發展,由於其獨特的性能,使其可以廣泛地應用於很多領域。以石墨烯為代表以外的其他2D材料領域,石墨炔,過渡金屬層狀化合物,層狀鈣鈦礦,六方氮化硼,硼苯,矽碳,氮化碳和黑磷等幾種材料已在能源和催化領域得到了廣泛研究。MXene則是一種新型的2D材料,由於其獨特的性能以及在不同的儲能設備中使用的巨大潛力而備受關注。

Mo2CO2作為例子,C作為最中心層的原子,兩側分別是Mo原子和O原子。

MXene其中M指前過渡金屬,X是碳或氮,與石墨烯和過渡金屬二硫化物(TMDs)相似,但又有其獨特的特點:

第一、在原子尺度上,種類繁多金屬元素(Sc,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Mn等)可以選擇構建具有各種組成(單,雙或三元)以及比例和排列的穩定MXene。此功能為調節金屬導電和活性位點提供了許多基本先決條件。

第二,也是在介觀水平最重要的特徵,MXene具有表面終止基團,例如-F,-O,和-OH。這些暴露的基團能夠充當與其他分子或納米結構起到錨定作用的活性位點,進而進一步提升MXene在金屬或半導體非均相催化反應中的性能。

第三,在特定的條件下(例如在氧化氣氛下進行熱處理),MXene傾向於轉化為其他化合物,例如TiO2,無定形碳甚至石墨烯量子點,因此可以用MXene作為前體生產許多超薄材料,例如金屬氧化物, 金屬-碳雜化物和石墨烯官能化雜化物。

正是因為這中材料如此的重要,好好研究一下它的畫法是必要的,正題開始。

一、建立一個半徑為300cm正六邊形

二、使用細分工具,分段大小為60cm,正六邊形就變成了許多個正三角面。

三、刪除不必要的三角面,留下比較規則的形狀,如圖下所示。

四、再多邊形層級選擇朝向向下的所有三角面,點擊插入,在三角面內部繼續插入一個三角面,轉到頂點塌陷掉,三個頂點就變成了一個頂點。

五、保持這幾個頂點的選中狀態,切換到左視圖,在Z軸上向上平移25cm。

六、選擇所有另一個朝向的三角面,使用相同的方法,插入塌陷平移,就得到一層的模型了。

七、現在選擇三角面,選擇相似命令,把相同的多餘三角邊選中,使用移除命令,刪除。

八、切換到左視圖複製一份。

九、刪除多餘的邊角,留下如圖所示結構面,使用晶格命令,就得到了我們需要的結構。

十一、現在要做的就是區分這幾個不同的原子和結合鍵,打開修改器面板,選擇編輯多邊形命令,在元素層級,分別選上下兩層O原子,在材質ID中,設置材質為1。

十二、選中中間層C原子,設置材質ID為2。後面用相同的方法,依次設置Mo原子、Mo-C鍵、Mo-O鍵。

十三、給模型添加一個多維子材質,添加五種材質,分別置於1,2,3,4,5ID,經過渲染即可得到我們需要的模型了。

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