Preparazione, proprietà e applicazione di film mxene/ polimero

Come nuovo materiale bidimensionale, il carbonio/nitruro di metallo di transizione (mxene) è stato riportato per la prima volta dal 2011 e ha rapidamente attirato l'attenzione dei ricercatori scientifici a causa delle sue eccellenti proprietà. Mxene è composto da uno strato N+1 di atomi di metallo di transizione (m) e N strato di atomi di carbonio o azoto (x) e la sua formula generale può essere scritta come Mn+1xntx, dove n è 1, 2 o 3, che rappresenta il Tipi di disposizione atomica di tre materiali mxene, T si riferisce al gruppo funzionale legato alla superficie del materiale. A causa della ricca composizione chimica del sistema, sono stati preparati con successo più di 30 tipi di mxene e i calcoli teorici mostrano che ci sono ancora molti possibili mxene da sviluppare. A causa delle proprietà fisiche e chimiche uniche di mxene, ha ampie prospettive di applicazione in catalisi, rilevamento, accumulo di energia e altri campi. Studi hanno dimostrato che il mxene è soggetto a degradazione ossidativa nell'ambiente naturale, che limita lo sviluppo di materiali mxene. Il composito di mxene con altri materiali può migliorare efficacemente la stabilità ambientale del mxene ed espandere ulteriormente la sua gamma pratica di applicazioni. Tra questi, il polimero presenta i vantaggi della semplice preparazione, del basso prezzo e della funzione regolabile e la combinazione di polimero e mxene per preparare i film compositi è diventata uno degli attuali hotspot di ricerca, che dovrebbe realizzare l'applicazione su larga scala di mxene Materiali in produzione industriale

Figura 1. Riepilogo dei metodi di preparazione e applicazioni correlate dei film di mxene/ polimero: la dimensione del grafico a torta rappresenta la proporzione di documenti relativi ai metodi di preparazione e alle applicazioni pratiche nei documenti pubblicati totali.

Recentemente, il team di ricerca di Zhang Han, illustre professore dell'Università di Shenzhen, ha pubblicato un documento intitolato "Membrane mxene/ polimeri: sintesi, proprietà e applicazioni emergenti" per la prima volta ha sintetizzato sistematicamente la preparazione, le proprietà e le applicazioni pratiche di mxene/ polimero Film. Questa recensione è divisa in sei parti: (1) i metodi di sintesi del corpo mxene: incisione selettiva di precursori massimi o non max e metodo di crescita CVD dal basso verso l'alto; (2) studio sulle proprietà di mxene: proprietà elettroniche, proprietà meccaniche e stabilità; (3) Metodi di preparazione dei film di mxene/ polimero: filtrazione assistita dal vuoto (VAF), pellicola di versamento della soluzione (DC), pellicola a caldo (HP), autoassemblaggio a strati, elettrospinning e deposizione elettrochimica, ecc. (4) Proprietà del mxene / Film polimerici: proprietà meccaniche, proprietà termiche, proprietà elettriche e barriera a gas; (5) applicazioni pratiche di film di mxene/ polimero: media di filtro, schermatura elettromagnetica, sensori, supercondensatori e nanogeneratori; (6) Le sfide e le opportunità per lo sviluppo di film mxene/ polimeri: il processo di preparazione dei film mxene/ polimero è riassunto per fornire idee per la progettazione di nuovi film mxene/ polimeri. Ad esempio, la preparazione quantitativa dei film di mxene/ polimero è realizzata aggiungendo blocchi di mxene non intercalati nel processo di polimerizzazione; Stabilendo un modello adatto, è stato studiato il meccanismo di mxene e polimero e combinato con i risultati sperimentali, è stato rivelato l'effetto dell'effetto sinergico di mxene e polimero sulle proprietà dei film di mxene/ polimero. Al momento, il materiale TI3C2 relativamente maturo viene utilizzato principalmente nella preparazione di film di mxene/ polimero. Considerando la diversità dei materiali di mxene, è possibile esplorare l'introduzione di altri materiali mxene, combinati con la versatilità del polimero stesso, per ottenere la preparazione di film mxene/ polimero ad alte prestazioni.

Il documento di revisione è stato recentemente pubblicato in chimica dei materiali. Il primo autore è il Dr. Lingfeng Gao, un membro post-dottorato dell'Università di Shenzhen, e l'autore corrispondente è Zhang Han, illustre professore presso il laboratorio congiunto di scienze optoelettroniche e tecnologia di materiali bidimensionali presso l'Università di Shenzhen. Questo lavoro è stato supportato dalla National Natural Science Foundation of China, dalla Fondazione per la scienza post -dottorato della Cina, dal progetto del piano scientifico e tecnologico della provincia del Guangdong e dal Fondo per l'innovazione scientifica e tecnologica di Shenzhen.