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

A importancia do carbono, un dos elementos máis importantes da vida, é evidente. Desde a era do paleolítico, os humanos intentaron usar carbono para satisfacer as nosas necesidades máis básicas. Hoxe en día, os científicos desenvolveron con éxito materiais de carbono de dimensións completas, a partir de puntos cuánticos de carbono 0D, nanotubos ou bandas de carbono 1D, grafeno 2D e escuma de carbono 3D, etc., foron moi empregados en moitos campos. Polo tanto, os materiais de carbono tamén xogan un papel extremadamente importante no mundo no que vivimos, servindo as nosas vidas. A inigualable vantaxe de custos convérteo nun pioneiro e líder en moitos campos de aplicación, e incluso se pode integrar con outros materiais para ter un mellor rendemento nalgunhas áreas específicas.

Desde o descubrimento do grafeno 2D, moitos materiais 2D foron estudados extensivamente, como óxidos metálicos de transición, chalcogenidas metálicos de transición, incluíndo principalmente sulfuros e selenidos e carburos de transición metálica/nitruro, nitruro de boro hexagonal, LDH en capas, 2D MOF, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,,, fosfeno,, fosfeno,,, fosfeno,,, fosfeno,,, fosfeno,,, fosfeno,,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno,, fosfeno, fosfeno,, fosfeno, fosfeno, fosfeno,, fosfeno, fosfeno, fosfeno, fosfeno, fosfeno, fosfeno, fosfeno German, etc. Aínda que estes materiais 2D teñen unha estrutura 2D común no seu conxunto, as propiedades físicas e químicas específicas varían segundo a composición química, o que tamén proporciona á familia material 2D unha ampla gama de aplicacións. Entre eles, o carburo de metal de transición en capas é a estrela máis quente da década pasada, o chamado mxene, debido ás súas propiedades como o ouro de condutividade eléctrica, grupos funcionais ricos en superficie, como -f, -oh e = o, Excelente hidrofilicidade e electronegatividade superficial e outras excelentes características completas. Dende que se sintetizou por primeira vez en 2011, converteuse nun tema de investigación quente para investigadores de todo o mundo, porque sabemos que a maioría dos materiais 2D presentan propiedades illantes, semicondutores ou semi-metálicas, polo que o descubrimento de mxene é o alburiñado do material 2D sistema. Non só iso, en comparación con outros compoñentes finitos bidimensionais, Mxene ten unha diversidade moi rica baseada en diferentes capas atómicas, grazas ao ordenamento atómico do plano ou fóra do plano, de M2X, M3X2, a M4X3 e Máis recentemente M5X4, o que achega máis de 100 compoñentes posibles ao sistema de material Mxene. Isto é inigualable por ningún outro material ata agora. É máis importante, segundo as diferentes condicións e métodos de gravado da fase máxima precursora, pódense regular un gran número de grupos funcionais na superficie de Mxene, de xeito que se pode orientar segundo o escenario da aplicación para deseñar a estrutura superficial máis favorable . A forza de van der Waals entre as capas Mxene pode superarse mediante simple asistencia de campo ultrasóns, xunto coa repulsión electrostática xerada pola electronegatividade entre as capas Mxene, é fácil obter unha solución coloidal altamente dispersiva e un material de membrana composta con ultra -Flexibilidade e condutividade ultra-alta pódense obter mediante unha simple extracción e filtración. Debido a esta excelente natureza integral, o 2D Mxene é un material de bloques de construción versátil cuxas aplicacións desde o seu descubrimento van desde o almacenamento inicial de enerxía ata a catálise, a detección, as células solares e o blindaje electromagnético emerxente, o tratamento da auga e a biomedicina.

Hai dous lados de todo, aínda que os materiais Mxene teñen moitas vantaxes como o anterior, pero as súas desvantaxes en campos de aplicación específicos que debemos enfrontar. Para as aplicacións de almacenamento de enerxía, a alta condutividade eléctrica de Mxene e a forza química poden almacenar unha gran cantidade de carga mediante o comportamento de pseudocapacitancia. Non obstante, o rendemento electroquímico real dos materiais de electrodos baseados en mxene depende estrictamente das propiedades da superficie controladas polas condicións de síntese e adoitan afrontar fenómenos de auto-pila graves durante os ciclos de carga e descarga a longo prazo. Destine moito o comportamento de difusión dos ións. E o seu propio maior período de peso molecular normalmente ten niveis de capacidade teóricos insatisfactorios. O mxene na súa fase pura tamén é difícil de describir como un rendemento suficiente para aplicacións catalíticas. Para outras aplicacións, unha situación similar foi un gran crebacabezas para os investigadores. Aquí, composto, é o xeito máis eficaz, porque pode combinar as vantaxes de diferentes compoñentes, a combinación dos dous ten unha "reacción química" potencial, pode traer efectos sinérxicos para os materiais Mxene, tomar a esencia, ir a Dross e Axuda ao rendemento dos materiais baseados en Mxene ata un novo nivel.

Aquí, resumimos sistematicamente a integración estrutural de "1 + 1> 2", é dicir, "Carbon XD + 2D Mxene = ∞". Segundo diferentes dimensións da matriz de carbono, desde a dimensión baixa ata a alta dimensión, os puntos cuánticos 0D ata o esqueleto de carbono 3D e a integración da estrutura composta 2D Mxene, en primeiro lugar, segundo diferentes tipos de matriz de carbono e correspondentes métodos híbridos, o papel resume o papel resumido e compara. En segundo lugar, as relacións de estrutura-actividade das heterostruturas XD / 2D-carbono / mxene foron comparadas segundo a lóxica de rendemento-estrutura-estrutura. Con base na liña de tempo da matriz de carbono multidimensional e do complexo Mxene, desde a recombinación inicial de 1D CNTS, montaxe de grafeno 2D, ata a carga de carbono derivada 3D e, máis recentemente, o ancorado de puntos cuánticos de carbono 0D, os científicos poden claramente claramente Comprende a vea da exploración. A partir do número de artigos publicados, non é difícil ver que o número de traballos de investigación relacionados cos materiais Mxene está aumentando ano a ano, entre os que, a proporción de investigacións sobre compostos de carbono baseada en Mxene tamén está cada vez maior e máis alto e máis alto, e É máis importante, é cada vez máis abundante en termos de tipos, o que é gratificante para o progreso da investigación de Mxene. Ao final, resumiuse o progreso da investigación dos compostos de carbono baseado en Mxene e a futura dirección de investigación foi prospectada.