Prog. Mater. Sci. (Ako: 48.165) | 2d mxene i ugljik

Važnost ugljika, jednog od najvažnijih elemenata života, je samorazumljiva. Od ere paleolitika, ljudi su pokušali koristiti ugljik kako bi zadovoljili naše najosnovnije potrebe. Danas su znanstvenici uspješno razvili cjelovite ugljične materijale, od 0D ugljikovih kvantnih točkica, 1D ugljikovih nanocjevčica ili pojasa, 2D grafena i 3D ugljične pjene, i tako dalje, široko se koriste u mnogim poljima. Stoga ugljični materijali također igraju izuzetno važnu ulogu u svijetu u kojem živimo, služeći našem životu. Neusposobna troškovna prednost čini ga pionirom i liderom u mnogim poljima aplikacija, a čak se može integrirati s drugim materijalima kako bi imala bolje performanse u nekim određenim područjima.

Od otkrića 2D grafena, mnogi su 2D materijali opsežno proučavani, poput oksida prijelaznih metala, prijelaznih metalnih halkogenida, uglavnom uključujući sulfide i selenide, te karbide prijelaznog metala/nitrid, heksagonalni boron nitrid, slojevito LDH, 2D MOF, fosfen, Germane, itd. Iako ovi 2D materijali imaju zajedničku 2D strukturu u cjelini, specifična fizička i kemijska svojstva razlikuju se ovisno o kemijskom sastavu, što 2D obitelji materijala također daje širok raspon primjena. Među njima je slojeviti prijelazni metalni karbid najtoplija zvijezda u proteklom desetljeću, takozvani mxene, zbog svojih zlatnih svojstava električne vodljivosti, površinski bogate funkcionalne skupine, poput -f, -OH i = o, Izvrsna hidrofilnost i površinska elektronegativnost i druge sveobuhvatne izvrsne karakteristike. Budući da je prvi put sintetiziran 2011. godine, postao je vruća istraživačka tema za istraživače širom svijeta, jer znamo da većina 2D materijala pokazuje izolacijska, poluvodička ili polu-metalna svojstva, tako da je otkriće MXENE zora 2D materijala sustav. I ne samo to, u usporedbi s drugim dvodimenzionalnim konačnim komponentama, MXENE ima vrlo bogatu raznolikost zasnovanu na različitim atomskim slojevima, zahvaljujući in-ravnini ili atomskom narudžbi metala izvan ravnine, od M2x, do M3x2, do M4x3 i U novije vrijeme M5x4, koji u MXEN materijalni sustav donosi više od 100 mogućih komponenti. To je do sada bez premca bilo kojeg drugog materijala. Što je još važnije, prema različitim uvjetima jetkanja i metodama maksimalne faze prekursora, može se regulirati veliki broj funkcionalnih skupina na površini mxene, tako da se može ciljati prema scenariju primjene za dizajniranje najpovoljnije površinske strukture površine . Van der Waalsova sila između slojeva mxene može se prevladati jednostavnim ultrazvučnim terenskom pomoći, zajedno s elektrostatičkim odbojkom generiranim elektronegativnošću između slojeva mxene, lako je dobiti visoko disperzivnu koloidnu otopinu i kompozitnu membranu s ultra -Fleksibilnost i ultra-velika vodljivost mogu se dobiti jednostavnim ekstrakcijom i filtracijom. Zbog ove izvrsne sveobuhvatne prirode, 2D MXENE je svestrani materijal građevnih blokova čija se primjena od njegovog otkrića kreće od početnog skladištenja energije do katalize, senzora, solarnih ćelija i novih elektromagnetskih zaštita, liječenja vode i biomedicine.

Sve su dvije strane, iako MXENE materijali imaju mnogo prednosti poput gore navedenog, ali njegovi nedostaci u određenim poljima primjene s kojima se moramo suočiti. Za primjenu skladištenja energije, MXENE -ova visoka električna vodljivost i kemijska čvrstoća mogu pohraniti veliku količinu naboja kroz pseudokapacitansko ponašanje. Međutim, stvarna elektrokemijska performansi materijala za elektrode na bazi MXENE strogo ovise o površinskim svojstvima kontroliranim uvjetima sinteze, a često se suočava s ozbiljnim pojavama samostalnog stanja tijekom dugoročnog ciklusa naboja i pražnjenja. To uvelike ometa difuzijsko ponašanje iona. A svoje razdoblje veće molekularne težine obično ima nezadovoljavajuće razine teorijskih kapaciteta. MXENE je u svojoj čistoj fazi također teško opisati kao dovoljne performanse za katalitičke primjene. Za ostale aplikacije slična je situacija bila glavna zagonetka za istraživače. Ovdje je kompozit, najučinkovitiji način, jer može kombinirati prednosti različitih komponenti, kombinacija njih dvojice ima potencijalnu "kemijsku reakciju", može donijeti sinergističke učinke na mxene materijale, uzeti suštinu, ići na dross i i Pomozite performansama materijala temeljenih na MXENE na novu razinu.

Ovdje sustavno sažeti strukturnu integraciju "1 + 1> 2", to jest, "XD Carbon + 2d mxene = ∞". Prema različitim dimenzijama ugljikove matrice, od niske dimenzije do visoke dimenzije, 0D kvantnih točkica do 3D ugljičnog kostura i integracije 2D kompozitne strukture mxena, prvo, prema različitim vrstama ugljikovog matriksa i odgovarajućih različitih hibridnih metoda, papir sažeto i uspoređuje. Drugo, odnos strukturne i aktivnosti heterostruktura XD / 2D-ugljik / mxene uspoređeni su u skladu s logikom sinteze-strukture-performanse. Na temelju vremenske trake višedimenzionalne ugljikove matrice i MXENE kompleksa, od početne rekombinacije 1D CNT-a, 2D grafenskog sastavljanja, do 3D izvedenog ugljičnog opterećenja, a u novije vrijeme i sidrenja 0D ugljikovih kvantnih točkica, znanstvenici mogu jasno biti jasno razumjeti venu istraživanja. Iz broja objavljenih članaka, nije teško vidjeti da se broj istraživačkih radova povezanih s MXENE materijalima povećava iz godine u godinu, među kojima je i udio istraživanja o ugljikovim kompozitima koji se temelji Što je još važnije, sve je obilnije u pogledu vrsta, što je zahvalno za napredak istraživanja MXENE -a. Na kraju je sažet napredak istraživanja ugljikovih kompozita utemeljenih na MXENE-u, a budući istraživački smjer je bio promišljen.