Wałówka. Mater. Sci. (Jeśli: 48.165) | 2D Mxene i węgiel

Znaczenie węgla, jednego z najważniejszych elementów życia, jest oczywiste. Od czasów paleolitu ludzie próbowali użyć węgla, aby zaspokoić nasze najbardziej podstawowe potrzeby. Dzisiaj naukowcy z powodzeniem opracowali pełnwymiarowe materiały węglowe, z 0D węglowych kropek kwantowych, 1D nanorurek węglowych lub pasm, grafen 2D i pianka węglowa 3D, i tak dalej, były szeroko stosowane w wielu dziedzinach. Dlatego materiały węglowe odgrywają również niezwykle ważną rolę w świecie, w którym żyjemy, służąc naszym życiem. Niezrównana przewaga kosztowa sprawia, że ​​jest pionierskim i liderem w wielu dziedzinach aplikacji, a nawet można ją zintegrować z innymi materiałami, aby mieć lepszą wydajność w niektórych określonych obszarach.

Od czasu odkrycia grafenu 2D, wiele materiałów 2D zostało szeroko zbadanych, takich jak tlenki metalu przejściowego, chalkogendy metalowe, głównie siarczki i selenidy oraz przejściowe węgliki/azotki, sześciokątny azotek boru, warstwowy LDH, 2D MOF, fosfen, fosfen, fosfen, fosfen, fosfen, fosfen Niemcze, itp. Chociaż te materiały 2D mają wspólną strukturę 2D jako całość, specyficzne właściwości fizyczne i chemiczne różnią się w zależności od składu chemicznego, co zapewnia również rodzinie materiału 2D szeroki zakres zastosowań. Wśród nich warstwowy metalowy węglik przejściowy jest najgorętszą gwiazdą w ostatniej dekadzie, tak zwany MXENE, ze względu na złote właściwości przewodności elektrycznej, grupy funkcjonalne bogate w powierzchnię, takie jak -f, -OH i = o, Doskonała hydrofilowość i elektroujemność powierzchniowa oraz inne kompleksowe doskonałe cechy. Od momentu po raz pierwszy zsyntetyzowanego w 2011 r. Stał się gorącym tematem badawczym dla naukowców na całym świecie, ponieważ wiemy, że większość materiałów 2D wykazuje izolację, półprzewodnik lub półprzewodnikowe, więc odkrycie Mxene jest zarabianiem materiału 2D materialnego system. Nie tylko, w porównaniu z innymi dwuwymiarowymi komponentami skończonymi, Mxene ma bardzo bogatą różnorodność oparta na różnych warstwach atomowych, dzięki zamówień atomowych metali w płaszczyźnie lub poza płaszczyzną, od M2X, M3x2, do M4X3 i Niedawno M5x4, który wprowadza ponad 100 możliwych elementów do systemu materiału MxENE. Dotychczas nie ma to na celu żadnego innego materiału. Co ważniejsze, zgodnie z różnymi warunkami trawienia i metod fazy prekursorowej fazy, można regulować duża liczba grup funkcjonalnych na powierzchni MXENE, aby można ją było ukierunkować zgodnie z scenariuszem zastosowania w celu zaprojektowania najprzywniejszej struktury powierzchniowej struktury powierzchniowej . Siła van der waals między warstwami MxENE można pokonać przez prostą pomoc w polu ultradźwiękowym, w połączeniu z odpychaniem elektrostatycznym generowanym przez elektroonegatywność między warstwami Mxene, łatwo jest uzyskać wysoce dyspersyjny roztwór koloidalny i kompozytowy materiał membranowy o ULTRA -Niezależność i ultra wysokie przewodność można uzyskać przez prostą ekstrakcję i filtrację. Ze względu na ten doskonały kompleksowy charakter, 2D Mxene jest wszechstronnym materiałem budulcowym, którego zastosowania od jego odkrycia wahają się od początkowego magazynowania energii do katalizy, wykrywania, ogniw słonecznych i wschodzących ekranowania elektromagnetycznego, obróbki wody i biomedycyny.

Wszystko ma dwie strony, chociaż materiały Mxene mają wiele zalet, takich jak powyższe, ale jego wady w określonych dziedzinach aplikacji, z którymi musimy się zmierzyć. W celu przechowywania energii wysoka przewodność elektryczna i wytrzymałość chemiczna Mxene mogą przechowywać dużą ładunek poprzez zachowanie pseudokapacytancji. Jednak faktyczna wydajność elektrochemiczna materiałów elektrodowych na bazie MXENE jest ściśle zależna od właściwości powierzchniowych kontrolowanych przez warunki syntezy i często napotyka poważne zjawiska samookierzenia podczas długoterminowych cykli ładunku i rozładowania. To znacznie utrudnia zachowanie dyfuzyjne jonów. A jego wyższy okres masy cząsteczkowej zwykle ma niezadowalające poziomy zdolności teoretycznej. Mxene w swojej czystej fazie jest również trudne do opisania jako posiadające wystarczającą wydajność do zastosowań katalitycznych. W przypadku innych aplikacji podobna sytuacja była główną zagadką dla naukowców. Tutaj, kompozyt, jest najskuteczniejszym sposobem, ponieważ może łączyć zalety różnych składników, kombinacja tych dwóch ma potencjalne „reakcję chemiczną”, może przynieść synergiczne efekty materiałów Mxene, weź esencję, przejdź do kropli i chęt i przejdź z kroku i krążę i przejdź z krążą i popędem i Pomóż wydajności materiałów opartych na MXENE na nowy poziom.

Tutaj systematycznie podsumowujemy integrację strukturalną „1 + 1> 2”, to znaczy, „XD Carbon + 2d Mxene = ∞”. Zgodnie z różnymi wymiarami macierzy węglowej, od niskiego wymiaru do wysokiego wymiaru, 0D Doty kwantowe do szkieletu węglowego 3D i integracja struktury kompozytowej 2D MXENE, po pierwsze, według różnych rodzajów macierzy węglowej i odpowiadających różnych metod hybrydowych, artykuł podsumowuje i porównuje. Po drugie, zależności struktury-aktywności heterostruktur XD / 2D-węgla / MXENE porównano zgodnie z logiką wydajności-struktury syntezy. W oparciu o harmonogram wielowymiarowej macierzy węglowej i kompleksu MXENE, od początkowej rekombinacji 1D CNT, złożenie grafenu 2D, po obciążenie węgla pochodzące z 3D, a ostatnio zakotwiczenie 0D węgla kwantowego, naukowcy mogą wyraźnie Zrozum żyłę eksploracji. Na podstawie liczby opublikowanych artykułów nie jest trudno zauważyć, że liczba prac badawczych związanych z materiałami MXENE rośnie z roku na rok, wśród których odsetek badań nad kompozytami węglowymi opartymi na Mxene również staje się coraz wyższy i wyższy i wyższy Co ważniejsze, jest coraz bardziej obfity pod względem typów, co jest satysfakcjonujące z postępu badań Mxene. Ostatecznie podsumowano postęp badań kompozytów węglowych opartych na MXENE i prosperowano przyszły kierunek badań.