Programme. Mater. Sci. (Si: 48.165) | 2d mxene et carbone

L'importance du carbone, l'un des éléments les plus importants de la vie, est évidente. Depuis l'ère paléolithique, les humains ont essayé d'utiliser du carbone pour répondre à nos besoins les plus élémentaires. Aujourd'hui, les scientifiques ont développé avec succès des matériaux de carbone à dimension complète, à partir de points quantiques de carbone 0D, de nanotubes ou de bandes de carbone 1D, de graphène 2D et de mousse de carbone 3D, etc., ont été largement utilisés dans de nombreux domaines. Par conséquent, les matériaux en carbone jouent également un rôle extrêmement important dans le monde dans lequel nous vivons, en servant nos vies. L'avantage des coûts inégalé en fait un pionnier et un leader dans de nombreux domaines d'application, et il peut même être intégré à d'autres matériaux pour avoir de meilleures performances dans certains domaines spécifiques.

Depuis la découverte du graphène 2D, de nombreux matériaux 2D ont été largement étudiés, tels que des oxydes de métal de transition, des chalcogéndes de transition en métal, incluant principalement des sulfures et des sélénides, et des carbures de métal / nitrure de transition, du nitrure de bore hexagonal, du LDH en couches, du MOF 2D, du phosphène, du phosphène, German, etc. Bien que ces matériaux 2D aient une structure 2D commune dans son ensemble, les propriétés physiques et chimiques spécifiques varient en fonction de la composition chimique, qui donne également à la famille des matériaux 2D un large éventail d'applications. Parmi eux, le carbure de métal de transition en couches est l'étoile la plus chaude de la dernière décennie, le soi-disant mXene, en raison de ses propriétés d'or de conductivité électrique, des groupes fonctionnels riches en surface, tels que -f, -oh et = o, Excellente hydrophilie et électronégativité de surface et autres excellentes caractéristiques complètes. Depuis qu'il a été synthétisé pour la première fois en 2011, il est devenu un sujet de recherche brûlant pour les chercheurs du monde système. Non seulement cela, par rapport aux autres composants finis bidimensionnels, MXene a une diversité très riche basée sur différentes couches atomiques, grâce à l'ordre atomique métallique dans le plan ou hors plan, de M2X, à M3X2, à M4X3 et Plus récemment, M5X4, qui apporte plus de 100 composants possibles au système de matériau MXENE. Ceci est inégalé par tout autre matériel jusqu'à présent. Plus important encore, selon les différentes conditions de gravure et méthodes de la phase maximale du précurseur, un grand nombre de groupes fonctionnels à la surface de MXENE peuvent être régulés, de sorte qu'il peut être ciblé en fonction du scénario d'application pour concevoir la structure de surface la plus favorable . La force de van der Waals entre les couches mXene peut être surmontée par une simple assistance sur le terrain à ultrasons, couplée à la répulsion électrostatique générée par l'électronégativité entre les couches mXene, il est facile d'obtenir une solution colloïdale hautement dispersive, et un matériau membranaire composite avec ultra -La flexibilité et la conductivité ultra-élevée peuvent être obtenues par extraction et filtration simples. En raison de cette excellente nature complète, le 2D MXENE est un matériau de bloc de construction polyvalent dont les applications depuis sa découverte vont du stockage initial d'énergie à la catalyse, la détection, les cellules solaires et le blindage électromagnétique émergent, le traitement de l'eau et la biomédecine.

Il y a deux côtés à tout, bien que les matériaux MXENE aient de nombreux avantages comme celui ci-dessus, mais ses inconvénients dans des champs d'application spécifiques auxquels nous devons faire face. Pour les applications de stockage d'énergie, la conductivité électrique élevée de MXEne et la résistance chimique peuvent stocker une grande quantité de charge par un comportement de pseudocapitance. Cependant, les performances électrochimiques réelles des matériaux d'électrode à base de MXENE dépendent strictement des propriétés de surface contrôlées par les conditions de synthèse et font souvent face à de graves phénomènes d'auto-étage pendant les cycles de charge et de décharge à long terme. Il entrave considérablement le comportement de diffusion des ions. Et sa propre période de poids moléculaire plus élevée a généralement des niveaux de capacité théorique insatisfaisants. MXENE dans sa phase pure est également difficile à décrire comme ayant des performances suffisantes pour les applications catalytiques. Pour d'autres applications, une situation similaire a été un puzzle majeur pour les chercheurs. Ici, composite, est le moyen le plus efficace, car il peut combiner les avantages de différents composants, la combinaison des deux a une "réaction chimique" potentielle, peut apporter des effets synergiques pour les matériaux MXENE, prendre l'essence, aller la caisse et Aidez les performances des matériaux à base de mxene à un nouveau niveau.

Ici, nous résumons systématiquement l'intégration structurelle de "1 + 1> 2", c'est-à-dire "XD Carbon + 2D mXene = ∞". Selon différentes dimensions de la matrice de carbone, de la basse dimension à une dimension élevée, des points quantiques 0D au squelette de carbone 3D, et l'intégration de la structure composite MXENE 2D, premièrement, selon différents types de matrice de carbone et de différentes méthodes hybrides correspondantes, l'article résume et se compare. Deuxièmement, les relations structure-activité des hétérostructures XD / 2D-carbone / mXene ont été comparées en fonction de la logique de synthèse-structure-performance. Sur la base de la chronologie de la matrice de carbone multidimensionnelle et du complexe MXENE, de la recombinaison 1D CNTS 1D initiale, de l'assemblage de graphène 2D, à la charge de carbone dérivée de la 3D, et plus récemment, l'ancrage des points quantiques carbone 0D, les scientifiques peuvent clairement comprendre la veine de l'exploration. D'après le nombre d'articles publiés, il n'est pas difficile de voir que le nombre d'articles de recherche liés aux matériaux MXENE augmente d'année en année, parmi lesquels, la proportion de recherches sur les composites de carbone à base de mXene augmente également et supérieure, et plus Plus important encore, il est de plus en plus abondant en termes de types, ce qui est gratifiant pour les progrès de la recherche de MXENE. En fin de compte, les progrès de la recherche des composites de carbone à base de mXene ont été résumés et la direction de la recherche future a été prospectée.