Preparação, propriedades e aplicação de filmes de mxene/ polímero

Como um novo material bidimensional, a transição de metais de carbono/nitreto (mxene) foi relatada pela primeira vez desde 2011 e rapidamente atraiu a atenção dos pesquisadores científicos por causa de suas excelentes propriedades. O mxeno é composto por n+1 camada de átomos de metais de transição (m) e n camada de átomos de carbono ou nitrogênio (x), e sua fórmula geral pode ser escrita como mn+1xntx, onde n é 1, 2 ou 3, representando o Tipos de arranjo atômico de três materiais de mxene, t refere -se ao grupo funcional ligado à superfície do material. Devido à rica composição química do sistema, mais de 30 tipos de mxene foram preparados com sucesso e os cálculos teóricos mostram que ainda existem muitos mxenos possíveis a serem desenvolvidos. Devido às propriedades físicas e químicas exclusivas do MXENE, possui amplas perspectivas de aplicação em catálise, detecção, armazenamento de energia e outros campos. Estudos demonstraram que o mxeno é propenso à degradação oxidativa no ambiente natural, o que limita o desenvolvimento de materiais de mxene. O compósito de mxeno com outros materiais pode melhorar efetivamente a estabilidade ambiental do mxene e expandir ainda mais sua faixa prática de aplicação. Entre eles, o polímero tem as vantagens de preparação simples, baixo preço e função ajustável, e a combinação de polímero e mxeno para preparar filmes compostos tornou-se um dos pontos de pesquisa atuais, o que deve realizar a aplicação em larga escala do MXENENE materiais em produção industrial

Figura 1. Resumo dos métodos de preparação e aplicações relacionadas de filmes de mxene/ polímero: o tamanho do gráfico de pizza representa a proporção de artigos relacionados a métodos de preparação e aplicações práticas no total de artigos publicados.

Recentemente, a equipe de pesquisa de Zhang Han, professora ilustre da Universidade Shenzhen, publicou um artigo intitulado "MXENE/ POLYMER MEMBRANES: síntese, propriedades e aplicações emergentes" pela primeira vez resumiu sistematicamente a preparação, propriedades e aplicações práticas de mxeno/ polimérico filmes. Esta revisão é dividida em seis partes: (1) os métodos de síntese do corpo de mxene: gravação seletiva de precursores máximos ou não max e método de crescimento de CVD de baixo para cima; (2) Estudo sobre as propriedades do mxeno: propriedades eletrônicas, propriedades mecânicas e estabilidade; (3) Métodos de preparação de filmes de mxene/ polímeros: filtração assistida por vácuo (VAF), filme de servir de solução (DC), filme de prensagem a quente (HP), auto-montagem de camadas, eletrofiação e deposição eletroquímica, etc. (4) Propriedades do mxeno / Filmes de polímero: propriedades mecânicas, propriedades térmicas, propriedades elétricas e barreira a gás; (5) aplicações práticas de filmes de mxene/ polímero: meios de filtro, escudo eletromagnético, sensores, supercapacitores e nanogeneradores; (6) Desafios e oportunidades para o desenvolvimento de filmes de mxéne/ polímero: o processo de preparação dos filmes de mxene/ polímero é resumido para fornecer idéias para o design de novos filmes de mxéne/ polímero. Por exemplo, a preparação quantitativa de filmes de mxene/ polímero é realizada adicionando blocos de mxene inintercalados no processo de polimerização; Ao estabelecer um modelo adequado, o mecanismo de mxeno e polímero foi estudado e combinado com os resultados experimentais, foi revelado o efeito do efeito sinérgico do mxeno e do polímero nas propriedades dos filmes de mxene/ polímero. Atualmente, o material Ti3C2 relativamente maduro é usado principalmente na preparação de filmes de mxene/ polímero. Considerando a diversidade de materiais de mxene, a introdução de outros elementos materiais de mxene pode ser explorada, combinada com a versatilidade do próprio polímero, para alcançar a preparação de filmes de mxeno/ polímero de alto desempenho.

O artigo de revisão foi publicado recentemente na química dos materiais. O primeiro autor é o Dr. Lingfeng Gao, bolsista de pós-doutorado da Universidade Shenzhen, e o autor correspondente é Zhang Han, professor ilustre do Laboratório Conjunto de Ciência Optoeletrônica e Tecnologia de Materiais Bidimensionais da Universidade Shenzhen. Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pela Fundação de Pós -Doutorado da China, pelo Projeto Plano de Ciência e Tecnologia da Província de Guangdong e pelo Fundo de Inovação em Ciência e Tecnologia de Shenzhen.