Prog. Mater. Sci. (Ha: 48.165) | 2D mxén és szén

A szén fontossága, az élet egyik legfontosabb eleme, magától értetődő. A paleolit ​​korszak óta az emberek megpróbálták a szén felhasználását a legalapvetőbb igényeink kielégítésére. Manapság a tudósok sikeresen fejlesztették ki a teljes dimenziós szén anyagokat, a 0D-s szén kvantumpontokból, az 1D szén nanocsövekből vagy a sávokból, a 2D grafénből és a 3D szénhabból, és így tovább, sok területen széles körben használják. Ezért a szén -dioxid -anyagok rendkívül fontos szerepet játszanak abban a világban, amelyben élünk, életünket szolgálva. A páratlan költség -előnye úttörővé és vezetővé teszi számos alkalmazás területén, és akár integrálható más anyagokba is, hogy jobb teljesítményt nyújtson egyes területeken.

A 2D -s grafén felfedezése óta számos 2D anyagot széles körben vizsgáltak, például átmeneti fém -oxidokat, átmeneti fém -kalkogenideket, elsősorban a szulfidokat és a szelenideket, valamint az átmeneti fém -karbidokat/nitridet, a hatszögletű bór -nitridet, a rétegelt LDH -t, a 2D MOF, a foszfént, a foszfént, Germane, stb. Bár ezeknek a 2D -s anyagoknak a 2D -es szerkezete van, a specifikus fizikai és kémiai tulajdonságok a kémiai összetételtől függően változnak, ami a 2D anyagcsalád számára is széles körű alkalmazást biztosít. Közülük a réteges átmeneti fémkarbid az elmúlt évtized legforróbb csillag, az úgynevezett mxént, az elektromos vezetőképesség aranyszerű tulajdonságai, a felületen gazdag funkcionális csoportok, például -f, -OH és = O Kiváló hidrofilitás és felületi elektronegativitás és egyéb átfogó kiváló tulajdonságok. Mióta először 2011-ben szintetizálták, a kutatók számára forró kutatási témává vált szerte a világon, mert tudjuk, hogy a legtöbb 2D-s anyag szigetelő, félvezető vagy félfém tulajdonságokat mutat, tehát az mxén felfedezése a 2D anyag hajnala a 2D anyag hajnalán. rendszer. Nem csak, hogy más, kétdimenziós véges komponensekkel összehasonlítva, az mxene nagyon gazdag sokféleséggel rendelkezik, a különböző atomrétegek alapján, a síkon belüli vagy a síkon kívüli atomrendelésnek köszönhetően, az M2X-től az M3X2-ig, az M4X3-ig és az M4X3-ig és A közelmúltban az M5x4, amely több mint 100 lehetséges alkatrészt hoz az Mxene anyagrendszerbe. Ezt eddig bármely más anyag páratlanul. Ennél is fontosabb, hogy a prekurzor max fázisának eltérő maratási körülményei és módszerei szerint az mxén felületén számos funkcionális csoport szabályozható, így az alkalmazási forgatókönyv szerint megcélozható a legkedvezőbb felületi szerkezet megtervezésére. - A Van der Waals erőt a mxénrétegek közötti erő egyszerű ultrahangos terepi segítségnyújtással lehet leküzdeni, a mxénrétegek közötti elektronegativitás által generált elektrosztatikus visszatükröződéssel párosítva, könnyen diszpergáló kolloid oldatot kaphat, és egy kompozit membrán anyagot ultra -A rugalmasságot és az ultra-magas vezetőképességet egyszerű extrahálással és szűréssel lehet elérni. Ennek a kiváló átfogó természetnek köszönhetően a 2D mxene sokoldalú építőelemes anyag, amelynek felhasználása a felfedezés óta a kezdeti energiatárolástól a katalízisig, az érzékelésig, a napelemekig és a feltörekvő elektromágneses árnyékolásig, a vízkezelésig és az orvosbiológiai kezelésig terjed.

Mindennek két oldala van, bár a mxén anyagoknak számos előnye van, mint a fentiek, de annak hátrányai, amelyekben az alkalmazási területeken kell szembesülnünk. Az energiatároló alkalmazásokhoz az MXENE nagy elektromos vezetőképessége és kémiai szilárdsága nagy mennyiségű töltést tárolhat az álnévkapacitási viselkedés révén. Az mxén-alapú elektródaanyagok tényleges elektrokémiai teljesítménye azonban szigorúan függ a szintézis körülményei által szabályozott felületi tulajdonságoktól, és gyakran komoly önálló-jelenségekkel szembesül a hosszú távú töltési és kisülési ciklusok során. Nagyon akadályozza az ionok diffúziós viselkedését. És a saját magasabb molekulatömeg -periódusának általában nem kielégítő elméleti kapacitási szintje van. Az mxént a tiszta fázisban szintén nehéz leírni, hogy elegendő teljesítményt nyújt a katalitikus alkalmazásokhoz. Más alkalmazások esetén hasonló helyzet volt a kutatók számára. Itt, a Composite, a leghatékonyabb módszer, mivel kombinálhatja a különböző komponensek előnyeit, a kettő kombinációja potenciális "kémiai reakció", szinergetikus hatásokkal járhat a mxén anyagokhoz, a lényegét, a Dross -t, és Segítsen az mxene-alapú anyagok teljesítményének új szintre.

Itt szisztematikusan összefoglaljuk az "1 + 1> 2" szerkezeti integrációját, azaz "XD Carbon + 2D MXENE = ∞". A szén -mátrix különböző dimenziói szerint, az alacsony dimenziótól a nagy dimenzióig, a 0D kvantumpontokig a 3D -s szén -vázig, és a 2D mxén kompozit szerkezet integrációja, először a különböző típusú szénmátrix és a megfelelő hibrid módszerek szerint, a cikk összefoglalja a cikk, a cikk összefoglalja és összehasonlítva. Másodszor, az XD / 2D-szént / mxén heterostruktúrák szerkezet-aktivitási kapcsolatát összehasonlítottuk a szintézis-struktúra-teljesítmény logika alapján. A többdimenziós szén-mátrix és az mxén komplex idővonala alapján, a kezdeti 1D CNT-k rekombinációból, a 2D grafén-szerelvényből, a 3D-ből származó szén-dioxid-terhelésig, és az utóbbi időben a 0D szén-dioxid-kvantum pontok horgonyzása, a tudósok egyértelműen képesek egyértelműen. értse meg a kutatás vénáját. A közzétett cikkek száma alapján nem nehéz belátni, hogy a mxén anyagokkal kapcsolatos kutatási dokumentumok száma évről évre növekszik, amelyek között az mxén-alapú szén-kompozitokkal kapcsolatos kutatások aránya egyre magasabbra válik, és Ennél is fontosabb, hogy a típusok szempontjából egyre gazdagabb, ami kielégíti a mxén kutatási előrehaladását. Végül összefoglaltuk a mxén-alapú szén-kompozitok kutatási előrehaladását, és a jövőbeli kutatási irányt kizárják.