Prog. Mater. Sci. (Če: 48.165) | 2d mxene in ogljik

Pomen ogljika, enega najpomembnejših elementov življenja, je samoumeven. Od paleolitične dobe so ljudje poskušali uporabiti ogljik za zadovoljevanje naših najosnovnejših potreb. Danes so znanstveniki uspešno razvili polnodimenzionalne ogljikove materiale, od 0D ogljikovih kvantnih pik, 1D ogljikovih nanocevk ali pasov, 2D grafena in 3D ogljikove pene in podobno, na številnih področjih. Zato imajo ogljikovi materiali tudi izjemno pomembno vlogo v svetu, v katerem živimo, in služijo našemu življenju. Neprimerljiva prednost stroškov je pionir in vodja na številnih aplikacijskih področjih, zato jo je mogoče celo integrirati z drugimi materiali, da bi imeli boljše delovanje na nekaterih določenih področjih.

Od odkritja 2D grafena je bilo veliko 2D materialov obsežno preučenih, kot so prehodni kovinski oksidi, prehodne kovinske halkogenidi, predvsem vključno s sulfidi in selenidi, in prehodnimi kovinskimi karbidi/nitridom, šesterokotnim boronskim nitridom, položeno LDH, 2D MOF Germane itd. Čeprav imajo ti 2D materiali skupno 2D strukturo kot celoto, se specifične fizikalne in kemijske lastnosti razlikujejo glede na kemično sestavo, ki družini 2D daje tudi široko paleto uporabe. Med njimi je večplastni prehodni kovinski karbid najbolj vroča zvezda v zadnjem desetletju, tako imenovani mxen, zaradi svojih zlato podobnih lastnosti električne prevodnosti, površinsko bogatih funkcionalnih skupin, kot so -f, -oh in = o, Odlična hidrofilnost in površinska elektronegativnost ter druge celovite odlične značilnosti. Ker je bila leta 2011 prvič sintetizirana, je postala vroča raziskovalna tema za raziskovalce po vsem svetu, saj vemo, da večina 2D materialov kaže izolacijske, polprevodniške ali pol-kovinske lastnosti, zato je odkritje MXENE zore 2D materiala sistem. Ne samo to, da ima MXEN v primerjavi z drugimi dvodimenzionalnimi končnimi komponentami zelo bogato raznolikost, ki temelji na različnih atomskih plasteh, zahvaljujoč in ravnine ali zunaj ravnine kovinske atomske ureditve, od M2X, do M3x2, do M4x3 in Pred kratkim M5x4, ki prinaša več kot 100 možnih komponent v materialni sistem MXENE. To doslej ne primerja s katerim koli drugim materialom. Še pomembneje pa je, da je v skladu z različnimi pogoji jedkanja in metod faze predhodnika Max mogoče regulirati veliko število funkcionalnih skupin na površini MXEN . Sile van der Waals med plastmi mxene lahko premagate s preprostimi ultrazvočnimi terenskimi pomočjo, skupaj z elektrostatičnim odbojnostjo, ki nastane z elektronegativnostjo med plastmi mxene -fleksibilnost in ultra visoka prevodnost je mogoče dobiti s preprosto ekstrakcijo in filtracijo. Zaradi te odlične celovite narave je 2D MXENE vsestranski material gradnikov, katerega aplikacije od njegovega odkritja segajo od začetne shranjevanja energije do katalize, zaznavanja, sončnih celic in nastajajočega elektromagnetnega zaščite, obdelave vode in biomedicine.

Vse sta dve strani, čeprav imajo MXENE materiali številne prednosti, kot je zgoraj, vendar njene pomanjkljivosti na določenih aplikacijskih poljih se moramo soočiti. Za aplikacije za shranjevanje energije lahko MXENE -jeva visoka električna prevodnost in kemična trdnost shranijo veliko naboj z vedenjem psevdokapacije. Vendar pa je dejanska elektrokemična zmogljivost materialov na osnovi MXENE strogo odvisna od površinskih lastnosti, ki jih nadzirajo pogoji sinteze, in se pogosto sooča z resnimi pojavi samoodloke med dolgotrajnimi cikli naboja in praznjenja. Močno ovira difuzijsko vedenje ionov. In lastno obdobje večje molekulske mase ima običajno nezadovoljivo teoretično raven zmogljivosti. MXEN v svoji čisti fazi je težko opisati tudi kot dovolj zmogljivosti za katalitične aplikacije. Za druge aplikacije je bila podobna situacija velika uganka za raziskovalce. Tu je kompozitni način najučinkovitejši način, saj lahko združi prednosti različnih komponent, kombinacija obeh ima potencialno "kemično reakcijo", lahko prinese sinergistične učinke za mxene materiale, vzame bistvo, pojdi v kap Pomagajte zmogljivosti materialov na osnovi MXEN na novi ravni.

Tu sistematično povzamemo strukturno integracijo "1 + 1> 2", torej "XD Carbon + 2D MXENE = ∞". Glede na različne dimenzije ogljikove matrice, od nizke dimenzije do visoke dimenzije, 0d kvantnih pik do 3D ogljikovega okostja in integracije 2D mxenske kompozitne strukture, najprej glede na različne vrste ogljikovega matriksa in ustrezne različne hibridne metode, povzemi papir in primerja. Drugič, razmerja med strukturo in aktivnostjo heterostrukture XD / 2D-ogljik / mxen smo primerjali v skladu z logiko sinteze-strukture in uspešnosti. Na podlagi časovne premice večdimenzionalne ogljikove matrice in kompleksa mxene, od začetne 1D rekombinacije CNT-jev, 2D-grafenskega sklopa do 3D-pridobljenega ogljikovega nalaganja, v zadnjem času razumeti žilo raziskovanja. Iz števila objavljenih člankov ni težko razbrati, da se število raziskovalnih prispevkov, povezanih z materiali MXENE, iz leta v leto povečuje, med katerimi se delež raziskav ogljikovih kompozitov na osnovi mxena tudi vse bolj in višji Še pomembneje pa je, da je vse bolj obilno glede na vrste, kar je razveseljivo za raziskovalni napredek MXENE. Na koncu je bil povzet raziskovalni napredek ogljikovih kompozitov na osnovi Mxene in prihodnja raziskovalna smer je bila prospektirana.