Prog. Mater. Sci. (Ak: 48.165) | 2d mxén a uhlík

Dôležitosť uhlíka, jedného z najdôležitejších prvkov života, je zrejmý. Od paleolitickej éry sa ľudia pokúsili použiť uhlík na uspokojenie našich najzákladnejších potrieb. Vedci dnes úspešne vyvinuli plnohodnotné uhlíkové materiály, z 0D uhlíkových kvantových bodiek, 1D uhlíkových nanorúrok alebo pásov, 2D grafénu a 3D uhlíkovej peny atď. Sa v mnohých oblastiach široko používajú. Uhlíkové materiály preto tiež zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu vo svete, v ktorom žijeme a slúžia našim životom. Vďaka bezkonkurenčnej nákladovej výhode je priekopníkom a lídrom v mnohých aplikačných oblastiach a môže byť dokonca integrovaný s inými materiálmi, aby mal lepší výkon v niektorých konkrétnych oblastiach.

Od objavenia 2D grafénu sa extenzívne študovalo mnoho 2D materiálov, ako sú oxidy prechodných kovov, chalkogenidy prechodných kovov, hlavne vrátane sulfidov a selenidov a karbidov prechodných kovov/nitridu, hexagonálny nitrid bóru, LDH, 2D MOF, fosfén. Germán atď. Aj keď tieto 2D materiály majú spoločnú 2D štruktúru ako celok, špecifické fyzikálne a chemické vlastnosti sa líšia v závislosti od chemického zloženia, ktoré tiež dáva rodine 2D materiálu širokú škálu aplikácií. Medzi nimi je vrstvený karbid prechodného kovu najhorúcejšou hviezdou za posledné desaťročie, tzv. Vynikajúca hydrofilita a povrchová elektronegativita a ďalšie komplexné vynikajúce vlastnosti. Keďže bol prvý syntetizovaný v roku 2011, stala sa horúcou témou výskumu pre výskumných pracovníkov z celého sveta, pretože vieme, že väčšina 2D materiálov vykazuje izolačné, polovodičové alebo poloslové vlastnosti, takže objav MXENE je úsvitom 2D materiálového materiálu 2D materiálu. systém. Nielen to, že v porovnaní s ďalšími dvojrozmernými konečnými zložkami má MXENE veľmi bohatú diverzitu založenú na rôznych atómových vrstvách, vďaka atómovému usporiadaniu kovov v rovine alebo mimo roviny, od M2X, do M3x2, do M4X3 a Nedávno M5X4, ktorý prináša do systému materiálu Mxene viac ako 100 možných komponentov. To je doteraz neprekonateľné akýmkoľvek iným materiálom. A čo je dôležitejšie, podľa rôznych podmienok leptania a metód fázy maximálnej prekurzorovej maximálnej fázy je možné regulovať veľké množstvo funkčných skupín na povrchu mxénu, takže sa dá zacieliť podľa scenára aplikácie na navrhnutie najpriaznivejšej povrchovej štruktúry . Sila van der Waals medzi vrstvami Mxene sa dá prekonať jednoduchou ultrazvukovou pomocou poľa, spojená s elektrostatickým odporom generovaným elektronegativitou medzi vrstvami MXENE, je ľahké získať vysoko disperzný koloidný roztok a kompozitná membránová materiál s ultra membrán -Flexibilita a ultra vysoká vodivosť je možné získať jednoduchou extrakciou a filtráciou. Kvôli tejto vynikajúcej komplexnej povahe je 2D MXENE všestranný materiál stavebných blokov, ktorého aplikácie od jeho objavu sa pohybujú od počiatočného skladovania energie po katalýzu, snímanie, solárne články a vznikajúce elektromagnetické tienenie, úpravu vody a biomedicín.

Existujú dve strany všetkého, hoci materiály MXene majú veľa výhod, ako je uvedené vyššie, ale jeho nevýhody v konkrétnych aplikačných oblastiach musíme čeliť. V prípade aplikácií na ukladanie energie môžu vysoká elektrická vodivosť spoločnosti MXENE a chemická pevnosť ukladať veľké množstvo náboja prostredníctvom správania pseudokapacitu. Skutočný elektrochemický výkon elektródových materiálov na báze Mxénu však prísne závisí od povrchových vlastností riadených podmienkami syntézy a často čelí závažným samopackingovým javom počas dlhodobých cyklov náboja a výboja. Veľmi bráni difúznemu správaniu iónov. A jeho vlastné obdobie s vyššou molekulovou hmotnosťou má zvyčajne neuspokojivú úroveň teoretickej kapacity. Mxén vo svojej čistej fáze je tiež ťažké opísať ako má dostatočný výkon pre katalytické aplikácie. Pokiaľ ide o ďalšie aplikácie, podobná situácia bola pre výskumných pracovníkov hlavnou hádankou. Tu je kompozitný, najúčinnejším spôsobom, pretože dokáže kombinovať výhody rôznych komponentov, kombinácia týchto dvoch má potenciálnu „chemickú reakciu“, môže priniesť synergické účinky na materiály MXENE, vziať podstatu, ísť do húženia a Pomôžte výkonnosti materiálov založených na Mxene na novú úroveň.

Tu systematicky sumarizujeme štrukturálnu integráciu „1 + 1> 2“, to znamená, „xD Carbon + 2d Mxene = ∞“. Podľa rôznych rozmerov uhlíkovej matrice, od nízkej dimenzie po vysoký rozmer, kvantové bodky do 3D uhlíkovej kostry a integrácia 2D Mxénovej kompozitnej štruktúry, najprv podľa rôznych typov uhlíkovej matrice a zodpovedajúcich rôznych hybridných metód a porovnáva. Po druhé, vzťahy štruktúry a aktivity v heterostruktúre XD / 2D-uhlíka / mxénu sa porovnávali podľa logiky syntézy a štruktúry a výkonu. Na základe časovej osi viacrozmernej uhlíkovej matrice a komplexu mxénu, od počiatočnej 1D rekombinácie CNT, 2D zostavy grafénu, po zaťaženie uhlíkom odvodeným od 3D a nedávno, kotvenie 0D kvantových bodiek uhlíka, vedci môžu jasne Pochopte žilu prieskumu. Z počtu publikovaných článkov nie je ťažké zistiť, že počet výskumných prác týkajúcich sa materiálov MXENE sa medziročne zvyšuje, medzi ktorými sa podiel výskumu uhlíkových kompozitov založených A čo je dôležitejšie, je čoraz hojnejší, pokiaľ ide o typy, čo je uspokojivé za pokrok v oblasti výskumu Mxene. Nakoniec bol zhrnutý výskum uhlíkových kompozitov na báze MXENE a bol vyhliadaný smerom k výskumu.