Préparation, propriétés et application des films MXene / polymère

En tant que nouveau matériau bidimensionnel, le carbone / nitrure de métal de transition (MXENE) a été signalé pour la première fois depuis 2011, et a rapidement attiré l'attention des chercheurs scientifiques en raison de ses excellentes propriétés. Le mXene est composé de couche N + 1 d'atomes de métal de transition (M) et de couche N d'atomes de carbone ou d'azote (X), et sa formule générale peut être écrite comme Mn + 1xNTX, où n est 1, 2 ou 3, représentant le Types d'arrangement atomique de trois matériaux mxene, t se réfère au groupe fonctionnel lié à la surface du matériau. En raison de la riche composition chimique du système, plus de 30 types de mXene ont été préparés avec succès et des calculs théoriques montrent qu'il y a encore de nombreux mXene possibles à développer. En raison des propriétés physiques et chimiques uniques de MXENE, il a de larges perspectives d'application en catalyse, détection, stockage d'énergie et autres domaines. Des études ont montré que le MXENE est sujet à une dégradation oxydative dans l'environnement naturel, ce qui limite le développement des matériaux MXENE. Le composite de mXene avec d'autres matériaux peut améliorer efficacement la stabilité environnementale de MXENE et étendre davantage sa plage d'applications pratiques. Parmi eux, le polymère présente les avantages d'une préparation simple, d'un prix bas et d'une fonction ajustée, et la combinaison de polymère et de mXene pour préparer des films composites est devenu l'un des hotspots de recherche actuels, qui devrait réaliser l'application à grande échelle de mXene Matériaux en production industrielle

Figure 1. Résumé des méthodes de préparation et des applications connexes des films MXene / polymère: la taille du graphique PIE représente la proportion d'articles liés aux méthodes de préparation et aux applications pratiques dans les articles publiés totaux.

Récemment, l'équipe de recherche de Zhang Han, professeur distingué de l'Université de Shenzhen, a publié un article intitulé "MXENE / Polymer Membranes: Synthesis, Properties et Emerging Applications" pour la première fois systématiquement la préparation, les propriétés et les applications pratiques de MXENE / Polymère Films. Cette revue est divisée en six parties: (1) les méthodes de synthèse du corps MXENE: gravure sélective des précurseurs max ou non max et la méthode de croissance des MCV ascendant; (2) Étude sur les propriétés de MXENE: propriétés électroniques, propriétés mécaniques et stabilité; (3) Méthodes de préparation des films MXENE / polymère: filtration assistée sous vide (VAF), film de coulée de solution (DC), film de pressage chaud (HP), auto-assemblage de couche, électrofilage et dépôt électrochimique, etc. (4) Propriétés de mXene / Films de polymère: propriétés mécaniques, propriétés thermiques, propriétés électriques et barrière de gaz; (5) Applications pratiques des films MXENE / polymère: milieux de filtre, blindage électromagnétique, capteurs, supercondensateurs et nanogénérateurs; (6) Défis et opportunités de développement des films MXENE / Polymer: Le processus de préparation des films MXENE / Polymer est résumé pour fournir des idées pour la conception de nouveaux films MXENE / Polymer. Par exemple, la préparation quantitative des films mXene / polymère est réalisée en ajoutant des blocs mXene non intercalés dans le processus de polymérisation; En établissant un modèle approprié, le mécanisme de mXene et de polymère a été étudié et combiné avec les résultats expérimentaux, l'effet de l'effet synergique du mXene et du polymère sur les propriétés des films mXene / polymère a été révélé. À l'heure actuelle, le matériau Ti3C2 relativement mature est principalement utilisé dans la préparation des films MXENE / polymère. Compte tenu de la diversité des matériaux MXENE, l'introduction d'autres éléments MXENE MATÉRIAUX peut être explorée, combinée à la polyvalence du polymère lui-même, pour réaliser la préparation de films MXene / polymère haute performance.

Le document de revue a récemment été publié dans The Chemistry of Materials. Le premier auteur est le Dr Lingfeng Gao, boursier postdoctoral à l'Université de Shenzhen, et l'auteur correspondant est Zhang Han, professeur distingué au Laboratoire conjoint des sciences et technologies optoélectroniques de matériaux bidimensionnels à l'Université de Shenzhen. Ce travail a été soutenu par la National Natural Science Foundation of China, la Postdoctoral Science Foundation of China, le projet Science and Technology Plan de la province du Guangdong et le Science and Technology Innovation Fund de Shenzhen.