Prog. Mater. Sci. (Si: 48.165) | 2d mxene i carboni

La importància del carboni, un dels elements més importants de la vida, és evident per si mateix. Des de l’època paleolítica, els humans han intentat utilitzar el carboni per satisfer les nostres necessitats més bàsiques. Avui en dia, els científics han desenvolupat amb èxit materials de carboni amb dimensió completa, a partir de punts quàntics de carboni 0D, nanotubs de carboni 1D o bandes, grafè 2D i escuma de carboni 3D, etc. Per tant, els materials de carboni també tenen un paper extremadament important en el món en què vivim, servint la nostra vida. L’avantatge de costos inigualables el converteix en un pioner i líder en molts camps d’aplicació, i fins i tot es pot integrar amb altres materials per tenir un millor rendiment en algunes àrees específiques.

Des del descobriment del grafè 2D, s’han estudiat àmpliament molts materials 2D, com ara òxids metàl·lics de transició, calcogenides de metall de transició, principalment inclosos sulfurs i selenurs, i carburs metàl·lics de transició/nitrur, nitrur de bore hexagonal, LDH en capes, MOF 2D, fosfè, fosfen, Alemanyes, etc. Tot i que aquests materials 2D tenen una estructura 2D comuna en conjunt, les propietats físiques i químiques específiques varien en funció de la composició química, que també proporciona a la família de materials 2D una àmplia gamma d'aplicacions. Entre ells, el carbur de metall de transició en capes és l'estrella més calenta de l'última dècada, l'anomenada mxene, a causa de les seves propietats semblants a l'or de la conductivitat elèctrica, grups funcionals rics en superfície, com ara -f, -oh i = o, Excel·lent hidrofilicitat i electronegativitat superficial i altres característiques excel·lents. Com que es va sintetitzar per primera vegada el 2011, s'ha convertit en un tema de recerca calenta per a investigadors de tot el món, perquè sabem que la majoria de materials 2D presenten propietats aïllants, semiconductors o semi-metàl·liques, de manera que el descobriment de Mxene és l'alba del material 2D sistema. No només això, en comparació amb altres components finits bidimensionals, Mxen Més recentment M5X4, que aporta més de 100 components possibles al sistema de material MXene. Això és inigualable per qualsevol altre material fins ara. Més important encara, segons les diferents condicions i mètodes de gravat de la fase màxima precursora, es pot regular un gran nombre de grups funcionals a la superfície de mxen . La força de van der Waals entre les capes de mxen -Flexibilitat i la conductivitat ultra-alta es pot obtenir mitjançant una simple extracció i filtració. A causa d'aquesta excel·lent naturalesa integral, 2D MXene és un versàtil constructor bloqueja el material de les quals les aplicacions des que el seu descobriment van des de l'emmagatzematge d'energia inicial fins a la catàlisi, la detecció, les cèl·lules solars i el blindatge electromagnètic emergent, el tractament de l'aigua i la biomedicina.

Hi ha dues cares a tot, tot i que els materials de Mxene tenen molts avantatges com els anteriors, però els seus desavantatges en els camps d’aplicació específics hem d’afrontar. Per a les aplicacions d’emmagatzematge d’energia, l’elevada conductivitat elèctrica i la resistència química de Mxene poden emmagatzemar una gran quantitat de càrrega mitjançant un comportament de pseudocapacitància. No obstant això, el rendiment electroquímic real dels materials d'elèctrodes basats en mxene depèn estrictament de les propietats superficials controlades per les condicions de síntesi i sovint s'enfronta a fenòmens greus auto-apilats durant els cicles de càrrega i descàrrega a llarg termini. Dificulta molt el comportament de difusió dels ions. I el seu propi període de pes molecular més elevat sol tenir nivells de capacitat teòrica insatisfactòria. El mxene en la seva fase pura també és difícil de descriure com tenir un rendiment suficient per a aplicacions catalítiques. Per a altres aplicacions, una situació similar ha estat un trencaclosques important per als investigadors. Aquí, compost, és la manera més eficaç, perquè pot combinar els avantatges de diferents components, la combinació dels dos té una "reacció química" potencial, pot comportar efectes sinèrgics per a materials mxen Ajudeu el rendiment dels materials basats en MXene a un nou nivell.

Aquí, resumim sistemàticament la integració estructural de "1 + 1> 2", és a dir, "XD carboni + 2D mxene = ∞". Segons diferents dimensions de la matriu de carboni, des de baixa dimensió fins a alta dimensió, els punts quàntics 0D fins a l’esquelet de carboni 3D i la integració de l’estructura composta de 2D Mxen i compara. En segon lloc, es van comparar les relacions d’estructura-activitat de les heterostructures XD / 2D-carboni / mxene segons la lògica de síntesi-estructura-rendiment. Basat en la línia de temps del complex de carboni multidimensional i el complex mxen Comprendre la línia de l’exploració. Des del nombre d’articles publicats, no és difícil veure que el nombre de treballs d’investigació relacionats amb els materials Mxene augmenta any rere any, entre els quals, la proporció d’investiga Més important encara, és cada vegada més abundant quant a tipus, cosa que és gratificant per al progrés de la investigació de Mxene. Al final, es va resumir el progrés de la investigació dels compostos de carboni basats en mxene i es va predir la futura direcció de la investigació.