Low Temperature Step Annealing Synthesis of the Ti2AlN MAX Phase to Fabricate MXene Quantum Dots

Abstract

We present the synthesis of the Ti2AlN MAX phase using two-step annealing at temperatures of 600 °C and 1100 °C, the lowest synthesis temperatures reported so far. After the successful synthesis of the Ti2AlN MAX phase, two-dimensional Ti2N MXene was prepared through wet chemical etching and further fragmented into light emitting MXene quantum dots (MQDs) with a size of 3.2 nm by hydrothermal method. Our MQDs displayed a 6.9% quantum yield at a 310 nm wavelength of excitation, suggesting promising nanophotonic applications.

MAX phase Ti2AlN synthesis by reactive sintering in vacuum

“…Электроискровым спеканием в вакууме при t = 1200 °С [17] из смеси исходных порошков Ti и AlN были получены прессованные таблетки диаметром 15 мм с содержанием Ti 2 AlN около 98 мас.%. Ti 2 AlN c примесью TiAl был получен двухстадийным отжигом в атмосфере аргона [18] с температурами выдержки 600 °C (τ = 1 ч) и 1100 °C (τ = 3 ч) из механоактивированных порошков Ti, Al и AlN, смешанных в молярном соотношении 2 : 0,8 : 1 и спрессованных в таблетки диаметром 13 мм. В работе [19] Ti 2 AlN (таблетки диаметром 20 мм) был получен электроискровым спеканием из смеси порошков Ti, Al и TiN с молярным соотношением 1 : 1,02 : 1.…”