Prog. Mater. Sci. (If: 48.165) | 2d Mxene und Kohlenstoff

Die Bedeutung von Kohlenstoff, eines der wichtigsten Elemente des Lebens, ist selbstverständlich. Seit der paläolithischen Ära haben Menschen versucht, Carbon zu verwenden, um unsere grundlegendsten Bedürfnisse zu erfüllen. Heute haben Wissenschaftler erfolgreich volldimensionale Kohlenstoffmaterialien entwickelt, von 0d Kohlenstoffquantenpunkten, 1D-Kohlenstoffnanoröhren oder Bändern, 2D-Graphen und 3D-Kohlenstoffschaum usw. wurden in vielen Feldern weit verbreitet. Daher spielen Kohlenstoffmaterialien auch eine äußerst wichtige Rolle in der Welt, in der wir leben und unser Leben dienen. Der beispielloses Kostenvorteil macht es zu einem Pionier und führenden Unternehmen in vielen Anwendungsfeldern und kann sogar in andere Materialien integriert werden, um in bestimmten Bereichen eine bessere Leistung zu erzielen.

Seit der Entdeckung von 2D -Graphen wurden viele 2D -Materialien ausführlich untersucht, wie Übergangsmetalloxide, Übergangsmetallchalkogenide, hauptsächlich einschließlich Sulfide und Seleniden und Übergangsmetallcarbiden/Nitrid, hexagonales Bornitrid, geschichtter LDH, 2D -MOF, Phosphen, Phosphen,, Germane usw. Obwohl diese 2D -Materialien eine gemeinsame 2D -Struktur als Ganzes aufweisen, variieren die spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften je nach chemischer Zusammensetzung, was auch der 2D -Materialfamilie eine breite Palette von Anwendungen ergibt. Unter ihnen ist das geschichtete Übergangsmetallkarbid der heißeste Stern im letzten Jahrzehnt, das sogenannte Mxen, aufgrund seiner goldenen Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit, oberflächenreichen funktionellen Gruppen wie -f, -oh und = O,, Hervorragende Hydrophilie und Oberflächenelektronegativität und andere umfassende hervorragende Merkmale. Seit es 2011 zum ersten Mal synthetisiert wurde, ist es für Forscher auf der ganzen Welt ein heißes Forschungsthema geworden, da wir wissen, dass die meisten 2D-Material System. Darüber hinaus hat Mxene im Vergleich zu anderen zweidimensionalen endlichen Komponenten eine sehr reichhaltige Vielfalt, die auf unterschiedlichen Atomschichten basiert In jüngerer Zeit M5x4, das mehr als 100 mögliche Komponenten in das MXene -Materialsystem bringt. Dies ist bisher von keinem anderen Material übertrifft. Noch wichtiger ist, dass nach den verschiedenen Ätzbedingungen und Methoden der MAX -Phase der Vorläufer eine große Anzahl von funktionellen Gruppen auf der Oberfläche von MXen reguliert werden kann . Die Van der Waals -Kraft zwischen den Mxenschichten kann durch einfache Ultraschallfeldhilfe überwunden werden, verbunden mit der elektrostatischen Abstoßung, die durch die Elektronegativität zwischen den Mxenschichten erzeugt wird -Flexibilität und ultrahohe Leitfähigkeit können durch einfache Extraktion und Filtration erhalten werden. Aufgrund dieser ausgezeichneten umfassenden Natur ist 2D MXene ein vielseitiges Bauwerk, dessen Anwendungen seit seiner Entdeckung von der anfänglichen Energiespeicherung bis zur Katalyse, Erfassungs-, Solarzellen und aufkommende elektromagnetische Abschirmung, Wasserbehandlung und Biomedizin reichen.

Es gibt zwei Seiten für alles, obwohl Mxen -Materialien viele Vorteile haben, wie die oben genannten, aber seine Nachteile in bestimmten Anwendungsfeldern, denen wir ausgesetzt sind. Bei Energiespeicheranwendungen kann die hohe elektrische Leitfähigkeit und die chemische Festigkeit von MXen eine große Menge an Ladung durch das Pseudokapacitanzverhalten aufbewahren. Die tatsächliche elektrochemische Leistung von Elektrodenmaterialien auf mxenbasiertem Elektroden hängt jedoch streng von den Oberflächeneigenschaften ab, die von den Synthesebedingungen gesteuert werden, und sieht sich häufig bei Langzeitladungs- und Entladungszyklen schwerwiegende Selbststapelphänomene aus. Es behindert das Diffusionsverhalten von Ionen stark. Und seine eigene höhere Molekulargewichtsperiode hat normalerweise unbefriedigende theoretische Kapazitätswerte. Mxen in seiner reinen Phase ist auch schwer zu beschreiben, als eine ausreichende Leistung für katalytische Anwendungen zu haben. Für andere Anwendungen war eine ähnliche Situation ein großes Rätsel für Forscher. Hier, Composite, ist der effektivste Weg, da es die Vorteile verschiedener Komponenten kombinieren kann. Die Kombination der beiden hat eine potenzielle "chemische Reaktion", kann synergistische Effekte für Mxen -Materialien haben, die Essenz, gehen Sie die Druss und können die Wesenszahlen nehmen und Helfen Sie der Leistung von MXene-basierten Materialien auf einem neuen Niveau.

Hier fassen wir systematisch die strukturelle Integration von "1 + 1> 2" zusammen, dh "xD Carbon + 2D mxene = ∞". Gemäß verschiedenen Abmessungen der Kohlenstoffmatrix, von niedriger Dimension bis zu hoher Dimension, 0D -Quantenpunkten bis zum 3D -Kohlenstoffskelett und der Integration der 2D -MXen -Verbundstruktur, zunächst nach verschiedenen Arten von Kohlenstoffmatrix und entsprechenden verschiedenen Hybridmethoden zusammenfassen, wird das Papier zusammengefasst und vergleicht. Zweitens wurden die Struktur-Aktivitäts-Beziehungen von XD / 2D-Kohlenstoff / MXen-Heterostrukturen gemäß der Logik der Synthesestruktur-Performance verglichen. Basierend auf der Zeitleiste des mehrdimensionalen Kohlenstoffmatrix und des MXen-Komplexes, von der anfänglichen 1D-CNTs-Rekombination, der 2D-Graphenanordnung, bis zur 3D-abgeleiteten Kohlenstoffbelastung und in jüngerer Zeit die Verankerung von 0D-Kohlenstoffquantenpunkten Verstehe die Ader der Erforschung. From the number of published articles, it is not difficult to see that the number of research papers related to MXene materials is increasing year by year, among which, the proportion of research on MXene-based carbon composites is also getting higher and higher, and Noch wichtiger ist, dass es in Bezug auf Typen immer häufiger ist, was für den Forschungsfortschritt von MXen erfreulich ist. Letztendlich wurde der Forschungsfortschritt von Carbon-Verbundwerkstoffen auf Mxenbasis zusammengefasst und die zukünftige Forschungsrichtung war verantwortlich.