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Novel boron nitride MXenes as promising energy storage materials
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2022-06-14 , DOI: 10.1039/d2nr02807g Murali Gopal Muraleedharan 1 , Paul R C Kent 1
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2022-06-14 , DOI: 10.1039/d2nr02807g Murali Gopal Muraleedharan 1 , Paul R C Kent 1
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MXenes are promising materials for rechargeable metal ion batteries and supercapacitors due to their high energy storage capacities, high electrical and ionic conductivities, and ease of synthesis. In this study, we predict the structure and properties of hitherto unexplored Ti-boron nitride MXenes (Ti3BN and Ti3BNT2 where T = F, O, OH) using high-throughput density functional theory calculations. We identify multiple stable structures exhibiting high thermodynamic and mechanical stability with B and N atoms evenly dispersed in the lattice sites. The predicted properties of the BN MXenes show remarkable similarities to their carbide counterparts, including in their metallicity, elastic constants, and cation absorption properties. Significantly, these novel MXene compounds display high lithium storage capacities (>250 mA h g−1), as well as suitability for non-lithium ion storage (Na, K, Ca, Mg), making them attractive candidates for both batteries and supercapacitors. This class of MXenes therefore merits further theoretical and experimental investigation.
中文翻译：
新型氮化硼 MXenes 作为有前途的储能材料
MXenes 因其高储能容量、高电导率和离子电导率以及易于合成而成为可充电金属离子电池和超级电容器的有前途的材料。在这项研究中，我们预测了迄今为止尚未开发的钛氮化硼 MXene（Ti 3 BN 和 Ti 3 BNT 2其中 T = F, O, OH) 使用高通量密度泛函理论计算。我们确定了多种具有高热力学和机械稳定性的稳定结构，其中 B 和 N 原子均匀分散在晶格位置。BN MXenes 的预测性质与其碳化物对应物具有显着的相似性，包括它们的金属丰度、弹性常数和阳离子吸收特性。值得注意的是，这些新型 MXene 化合物显示出高锂存储容量（>250 mA hg -1）以及非锂离子存储（Na、K、Ca、Mg）的适用性，使其成为电池和超级电容器的有吸引力的候选者。因此，这类 MXene 值得进一步的理论和实验研究。
更新日期：2022-06-17
中文翻译：
新型氮化硼 MXenes 作为有前途的储能材料
MXenes 因其高储能容量、高电导率和离子电导率以及易于合成而成为可充电金属离子电池和超级电容器的有前途的材料。在这项研究中，我们预测了迄今为止尚未开发的钛氮化硼 MXene（Ti 3 BN 和 Ti 3 BNT 2其中 T = F, O, OH) 使用高通量密度泛函理论计算。我们确定了多种具有高热力学和机械稳定性的稳定结构，其中 B 和 N 原子均匀分散在晶格位置。BN MXenes 的预测性质与其碳化物对应物具有显着的相似性，包括它们的金属丰度、弹性常数和阳离子吸收特性。值得注意的是，这些新型 MXene 化合物显示出高锂存储容量（>250 mA hg -1）以及非锂离子存储（Na、K、Ca、Mg）的适用性，使其成为电池和超级电容器的有吸引力的候选者。因此，这类 MXene 值得进一步的理论和实验研究。
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