Prog. Mater. Sci. (Jika: 48.165) | 2d Mxene dan Carbon

Pentingnya karbon, salah satu elemen paling penting dalam kehidupan, terbukti dengan sendirinya. Sejak era Paleolitik, manusia telah mencoba menggunakan karbon untuk memenuhi kebutuhan kami yang paling mendasar. Saat ini, para ilmuwan telah berhasil mengembangkan bahan karbon dimensi penuh, dari titik kuantum karbon 0D, nanotub atau pita karbon 1D, busa karbon graphene 2D dan 3D, dan sebagainya, telah banyak digunakan di banyak bidang. Oleh karena itu, bahan karbon juga memainkan peran yang sangat penting di dunia tempat kita hidup, melayani hidup kita. Keuntungan biaya yang tak tertandingi menjadikannya pelopor dan pemimpin di banyak bidang aplikasi, dan bahkan dapat diintegrasikan dengan bahan lain untuk memiliki kinerja yang lebih baik di beberapa bidang tertentu.

Since the discovery of 2D graphene, many 2D materials have been extensively studied, such as transition metal oxides, transition metal chalcogenides, mainly including sulfides and selenides, and transition metal carbides/nitride, hexagonal boron nitride, layered LDH, 2D MOF, phosphene, Gesensi, dll. Meskipun bahan 2D ini memiliki struktur 2D yang sama secara keseluruhan, sifat fisik dan kimia spesifik bervariasi tergantung pada komposisi kimia, yang juga memberi keluarga material 2D berbagai aplikasi. Di antara mereka, logam transisi berlapis karbida adalah bintang terpanas dalam dekade terakhir, yang disebut mxene, karena sifat konduktivitas listrik seperti emas, kelompok fungsional yang kaya permukaan, seperti -f, -oh dan = o, Hidrofilisitas dan elektronegativitas permukaan yang sangat baik dan karakteristik komprehensif lainnya yang sangat komprehensif. Sejak pertama kali disintesis pada tahun 2011, ini telah menjadi topik penelitian panas bagi para peneliti di seluruh dunia, karena kita tahu bahwa sebagian besar bahan 2D menunjukkan sifat isolasi, semikonduktor atau semi-logam, sehingga penemuan Mxene adalah awal dari bahan 2D bahan 2D 2D sistem. Tidak hanya itu, dibandingkan dengan komponen terbatas dua dimensi lainnya, Mxene memiliki keragaman yang sangat kaya berdasarkan lapisan atom yang berbeda, berkat pemesanan atom logam dalam bidang atau di luar pesawat, dari M2X, ke M3x2, ke M4x3 dan Baru -baru ini M5X4, yang membawa lebih dari 100 kemungkinan komponen ke sistem material MXENE. Ini tidak tertandingi oleh materi lain sejauh ini. Lebih penting lagi, sesuai dengan kondisi etsa yang berbeda dan metode fase maks prekursor, sejumlah besar kelompok fungsional pada permukaan MXENE dapat diatur, sehingga dapat ditargetkan sesuai dengan skenario aplikasi untuk merancang struktur permukaan yang paling menguntungkan . Kekuatan van der Waals antara lapisan MXENE dapat diatasi dengan bantuan medan ultrasonik sederhana, ditambah dengan tolakan elektrostatik yang dihasilkan oleh elektronegativitas antara lapisan MXENE, mudah untuk mendapatkan larutan koloid yang sangat dispersif, dan bahan membran komposit dengan ultra ultra -Fleksibilitas dan konduktivitas ultra-tinggi dapat diperoleh dengan ekstraksi dan penyaringan sederhana. Karena sifat komprehensif yang sangat baik ini, 2D Mxene adalah bahan blok bangunan serbaguna yang aplikasinya sejak penemuannya berkisar dari penyimpanan energi awal hingga katalisis, penginderaan, sel surya dan pelindung elektromagnetik yang muncul, pengolahan air, dan biomedis.

Ada dua sisi dari segalanya, meskipun bahan MXENE memiliki banyak keuntungan seperti di atas, tetapi kerugiannya di bidang aplikasi tertentu yang harus kita hadapi. Untuk aplikasi penyimpanan energi, konduktivitas listrik tinggi dan kekuatan kimia dapat menyimpan sejumlah besar muatan melalui perilaku pseudocapacitansi. Namun, kinerja elektrokimia aktual dari bahan elektroda berbasis MXENE sangat tergantung pada sifat permukaan yang dikendalikan oleh kondisi sintesis, dan seringkali menghadapi fenomena penumpukan diri yang serius selama siklus muatan dan pelepasan jangka panjang. Ini sangat menghambat perilaku difusi ion. Dan periode berat molekulnya sendiri biasanya memiliki tingkat kapasitas teoritis yang tidak memuaskan. Mxene dalam fase murni juga sulit untuk digambarkan memiliki kinerja yang cukup untuk aplikasi katalitik. Untuk aplikasi lain, situasi serupa telah menjadi teka -teki utama bagi para peneliti. Di sini, gabungan, adalah cara yang paling efektif, karena dapat menggabungkan keunggulan komponen yang berbeda, kombinasi keduanya memiliki potensi "reaksi kimia", dapat membawa efek sinergis untuk bahan mxene, mengambil esensi, pergi berlari, dan membantu kinerja bahan berbasis MXENE ke tingkat baru.

Di sini, kami secara sistematis merangkum integrasi struktural "1 + 1> 2", yaitu, "xD karbon + 2d mxene = ∞". Menurut dimensi yang berbeda dari matriks karbon, dari dimensi rendah ke dimensi tinggi, titik kuantum 0D ke kerangka karbon 3D, dan integrasi struktur komposit 2D MXENE, pertama, menurut berbagai jenis matriks karbon dan metode hibrida yang berbeda, kertas merangkum dan membandingkan. Kedua, hubungan struktur aktivitas heterostruktur XD / 2D-karbon / MXENE dibandingkan dengan logika sintesis-struktur-kinerja. Berdasarkan garis waktu dari matriks karbon multi-dimensi dan kompleks MXENE, dari rekombinasi 1D CNTs awal, perakitan graphene 2D, hingga pemuatan karbon yang diturunkan 3D, dan lebih baru-baru ini, penahan titik kuantum karbon 0D, para ilmuwan dapat dengan jelas dapat dengan jelas Pahami nada eksplorasi. Dari jumlah artikel yang diterbitkan, tidak sulit untuk melihat bahwa jumlah makalah penelitian yang terkait dengan bahan MXENE meningkat dari tahun ke tahun, di antaranya, proporsi penelitian tentang komposit karbon berbasis MXENE juga semakin tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi, dan lebih tinggi Lebih penting lagi, semakin banyak dalam hal jenis, yang memuaskan untuk kemajuan penelitian MXENE. Pada akhirnya, kemajuan penelitian komposit karbon berbasis MXENE dirangkum dan arah penelitian di masa depan dicampur.