Prog. Mater. Sci. (If: 48.165) | 2d mxene e carbonio

L'importanza del carbonio, uno degli elementi più importanti della vita, è evidente. Dall'era paleolitica, gli umani hanno cercato di usare il carbonio per soddisfare le nostre esigenze più elementari. Oggi, gli scienziati hanno sviluppato con successo i materiali in carbonio a dimensioni complete, da punti quantici di carbonio 0D, nanotubi di carbonio 1D di carbonio o bande, grafene 2D e schiuma di carbonio 3D, e così via, sono stati ampiamente utilizzati in molti campi. Pertanto, i materiali in carbonio svolgono anche un ruolo estremamente importante nel mondo in cui viviamo, servendo le nostre vite. Il vantaggio in termini di costi senza pari lo rende un pioniere e un leader in molti campi di applicazione e può anche essere integrato con altri materiali per avere prestazioni migliori in alcune aree specifiche.

Dalla scoperta di grafene 2D, molti materiali 2D sono stati ampiamente studiati, come ossidi di metallo di transizione, calcogenidi in metallo di transizione, principalmente tra cui solfuri e selenidi e carburi di metallo di transizione/nitruro, nitruro di boro esagonale, LDH a strati, 2D Mof, fosfene, Germani, ecc. Sebbene questi materiali 2D abbiano una struttura 2D comune nel suo insieme, le proprietà fisiche e chimiche specifiche variano a seconda della composizione chimica, che offre anche alla famiglia del materiale 2D una vasta gamma di applicazioni. Tra questi, il carburo di metallo di transizione a strati è la stella più calda nell'ultimo decennio, il cosiddetto mxene, a causa delle sue proprietà simili all'oro di conducibilità elettrica, gruppi funzionali ricchi di superficie, come -f, -oh e = o, Eccellente idrofilia e elettronegatività superficiale e altre caratteristiche eccellenti complete. Da quando è stato sintetizzato per la prima volta nel 2011, è diventato un argomento di ricerca a caldo per i ricercatori di tutto il mondo, perché sappiamo che la maggior parte dei materiali 2D presentano proprietà isolanti, semiconduttori o semi-metalliche, quindi la scoperta di mxene è l'alba del materiale 2D sistema. Non solo, rispetto ad altri componenti finiti bidimensionali, Mxene ha una diversità molto ricca basata su diversi strati atomici, grazie all'ordinamento atomico in metallo in piano o fuori piano, da M2X, a M3X2, a M4x3 e Più recentemente M5X4, che porta più di 100 possibili componenti al sistema di materiale mxene. Questo non ha eguali da qualsiasi altro materiale finora. Ancora più importante, secondo le diverse condizioni di incisione e metodi della fase massima del precursore, un gran numero di gruppi funzionali sulla superficie del mxene può essere regolato, in modo che possa essere preso di mira in base allo scenario dell'applicazione per progettare la struttura superficiale più favorevole . La forza di van der Waals tra gli strati di mxene può essere superata mediante una semplice assistenza in campo ad ultrasuoni, abbinata alla repulsione elettrostatica generata dall'elettronegatività tra gli strati di mxene, è facile ottenere una soluzione colloidale altamente dispersiva -Flessibilità e conducibilità ultra-alta possono essere ottenute mediante semplice estrazione e filtrazione. A causa di questa eccellente natura completa, il 2D mxene è un materiale di costruzione versatile le cui applicazioni dalla sua scoperta vanno dallo stoccaggio iniziale di energia alla catalisi, al rilevamento, alle celle solari e alla schermatura elettromagnetica emergente, al trattamento delle acque e alla biomedicina.

Ci sono due lati in tutto, sebbene i materiali mxene abbiano molti vantaggi come i precedenti, ma i suoi svantaggi in specifici campi di applicazione che dobbiamo affrontare. Per le applicazioni di accumulo di energia, l'elevata conducibilità elettrica di Mxene e la resistenza chimica possono conservare una grande quantità di carica attraverso il comportamento di pseudocapacitanza. Tuttavia, le prestazioni elettrochimiche effettive dei materiali di elettrodo a base di mxene dipendono strettamente dalle proprietà di superficie controllate dalle condizioni di sintesi e spesso affrontano gravi fenomeni di auto-clamore durante la carica a lungo termine e i cicli di scarico. Ostacola molto il comportamento di diffusione degli ioni. E il suo periodo di peso molecolare più elevato di solito ha livelli di capacità teorica insoddisfacenti. Anche il mxene nella sua fase pura è difficile da descrivere come prestazioni sufficienti per le applicazioni catalitiche. Per altre applicazioni, una situazione simile è stata un grave enigma per i ricercatori. Qui, composito, è il modo più efficace, poiché può combinare i vantaggi di diversi componenti, la combinazione dei due ha una potenziale "reazione chimica", può portare effetti sinergici per i materiali mxene, prendere l'essenza, andare in scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e le scorie e Aiutare le prestazioni dei materiali a base di mxene a un nuovo livello.

Qui, riassumiamo sistematicamente l'integrazione strutturale di "1 + 1> 2", cioè "XD Carbon + 2D Mxene = ∞". Secondo diverse dimensioni della matrice di carbonio, dalla bassa dimensione all'alta dimensione, 0D punti quantici allo scheletro di carbonio 3D e l'integrazione della struttura composita mxene 2D, in primo luogo, secondo diversi tipi di matrice di carbonio e corrispondenti diversi metodi ibridi, la carta riassumono e confronta. In secondo luogo, le relazioni struttura-attività delle eterostrutture XD / 2D-carbon / mxene sono state confrontate in base alla logica di performance della sintesi-struttura. Sulla base della sequenza temporale del complesso multidimensionale della matrice di carbonio e del mxene, dalla ricombinazione dei CNT 1D iniziale, dall'assemblaggio di grafene 2D, al carico di carbonio derivato in 3D e, più recentemente, l'ancoraggio di punti quantici di carbonio 0D, gli scienziati possono chiaramente Comprendi la vena dell'esplorazione. Dal numero di articoli pubblicati, non è difficile vedere che il numero di documenti di ricerca relativi ai materiali mxene è in aumento di anno in anno, tra cui la percentuale di ricerche sui compositi di carbonio a base di mxene sta diventando sempre più sempre più alta e più alta e Ancora più importante, è sempre più abbondante in termini di tipi, il che è gratificante per il progresso della ricerca di Mxene. Alla fine, è stato riassunto il progresso della ricerca dei compositi di carbonio a base di mxene e la direzione futura della ricerca è stata prospettata.