Prog. Mater. Sci. (Se: 48.165) | 2d mxene e carbono

A importância do carbono, um dos elementos mais importantes da vida, é evidente. Desde a era paleolítica, os humanos tentaram usar carbono para atender às nossas necessidades mais básicas. Hoje, os cientistas desenvolveram com sucesso materiais de carbono dimensional com sucesso, a partir de pontos quânticos de carbono 0D, nanotubos ou bandas de carbono 1D, grafeno 2D e espuma de carbono 3D, e assim por diante, foram amplamente utilizados em muitos campos. Portanto, os materiais de carbono também desempenham um papel extremamente importante no mundo em que vivemos, servindo nossas vidas. A vantagem de custo incomparável o torna pioneiro e líder em muitos campos de aplicação, e pode até ser integrado a outros materiais para ter um melhor desempenho em algumas áreas específicas.

Since the discovery of 2D graphene, many 2D materials have been extensively studied, such as transition metal oxides, transition metal chalcogenides, mainly including sulfides and selenides, and transition metal carbides/nitride, hexagonal boron nitride, layered LDH, 2D MOF, phosphene, Germanina, etc. Embora esses materiais 2D tenham uma estrutura 2D comum como um todo, as propriedades físicas e químicas específicas variam dependendo da composição química, o que também fornece à família de materiais 2D uma ampla gama de aplicações. Entre eles, o carboneto de metal de transição em camadas é a estrela mais quente da década passada, o chamado mxene, devido às suas propriedades de condutividade elétrica, como -f, -oh e o, o, como -f, -oh e = o, o, o, como -f, -oh e o, o, o, o, o, o, o, o, o, o, O, O, Excelente hidrofilicidade e eletronegatividade da superfície e outras características abrangentes. Desde que foi sintetizado pela primeira vez em 2011, tornou-se um tópico de pesquisa quente para pesquisadores em todo o mundo, porque sabemos que a maioria dos materiais 2D exibe propriedades isolantes, semicondutoras ou semi-metálicas, de modo que a descoberta do mxene é o amanhecer do material 2D sistema. Não apenas isso, em comparação com outros componentes finitos bidimensionais, o MXENE tem uma diversidade muito rica baseada em diferentes camadas atômicas, graças à ordem atômica metal no plano ou fora do plano, de M2X, a M3x2, para M4x3 e Mais recentemente, o M5X4, que traz mais de 100 componentes possíveis para o sistema de material mxeno. Isso é incomparável por qualquer outro material até agora. Mais importante, de acordo com as diferentes condições e métodos de gravação da fase precursora máxima, um grande número de grupos funcionais na superfície do mxene pode ser regulado, para que possa ser direcionado de acordo com o cenário de aplicação para projetar a estrutura de superfície mais favorável . A força de van der Waals entre as camadas de mxeno pode ser superada por uma simples assistência de campo ultrassônico, juntamente com a repulsão eletrostática gerada pela eletronegatividade entre as camadas de mxene, é fácil obter uma solução coloidal altamente dispersiva e um material de membrana composta com ultracho -Flexibilidade e condutividade ultra-alta podem ser obtidas por simples extração e filtração. Devido a essa excelente natureza abrangente, o 2D MXENE é um material versátil de bloqueio de construção cujas aplicações desde a sua descoberta variam do armazenamento inicial de energia a catálise, detecção, células solares e blindagem eletromagnética emergente, tratamento de água e biomedicina.

Existem dois lados em tudo, embora os materiais mxenos tenham muitas vantagens como o acima, mas suas desvantagens em campos de aplicação específicos que devemos enfrentar. Para aplicações de armazenamento de energia, a alta condutividade elétrica e a força química da MXENE pode armazenar uma grande quantidade de carga através do comportamento da pseudocapacitância. No entanto, o desempenho eletroquímico real dos materiais de eletrodo à base de mxeno depende estritamente das propriedades da superfície controladas pelas condições de síntese e geralmente enfrenta fenômenos graves de auto-estimento durante os ciclos de carga e descarga de longo prazo. Isso dificulta muito o comportamento de difusão dos íons. E seu próprio período de peso molecular mais alto geralmente possui níveis de capacidade teórica insatisfatória. O mxeno em sua fase pura também é difícil de descrever como tendo desempenho suficiente para aplicações catalíticas. Para outras aplicações, uma situação semelhante tem sido um grande quebra -cabeça para os pesquisadores. Aqui, composto, é a maneira mais eficaz, porque pode combinar as vantagens de diferentes componentes, a combinação dos dois tem uma "reação química" em potencial, pode trazer efeitos sinérgicos para materiais de mxene, aceitar a essência, ir à escória e a escória e Ajude o desempenho dos materiais à base de MXENE em um novo nível.

Aqui, resumimos sistematicamente a integração estrutural de "1 + 1> 2", isto é, "XD carbono + 2d mxene = ∞". De acordo com diferentes dimensões da matriz de carbono, da baixa dimensão à alta dimensão, os pontos quânticos 0D ao esqueleto de carbono 3D e a integração da estrutura de compósito de mxeno 2D, primeiro, de acordo com diferentes tipos de matriz de carbono e diferentes métodos híbridos, o artigo resumos e compara. Em segundo lugar, as relações estrutura-atividade das heteroestruturas de XD / 2D-carbono / mxeno foram comparadas de acordo com a lógica de desempenho da síntese-estrutura. Com base na linha do tempo da matriz de carbono multidimensional e do complexo mxeno, desde a recombinação inicial de CNTs 1D, montagem de grafeno 2D, até a carga de carbono derivada de 3D e, mais recentemente, a ancoragem de pontos quânticos de carbono 0D, os cientistas podem claramente Entenda a veia da exploração. A partir do número de artigos publicados, não é difícil ver que o número de trabalhos de pesquisa relacionados aos materiais de mxene está aumentando ano a ano, entre os quais, a proporção de pesquisas sobre compósitos de carbono à base de MXENE também está cada vez mais alta, e Mais importante, é cada vez mais abundante em termos de tipos, o que é gratificante para o progresso da pesquisa do MXENE. No final, o progresso da pesquisa dos compósitos de carbono baseado em mxeno foi resumido e a direção futura da pesquisa foi prospecta.