PROG. Матер. Sci. (Егер: 48.165 болса) | 2D MXENE және көміртек

Көміртектің маңыздылығы, өмірдің маңызды элементтерінің бірі - бұл өзін-өзі айқын көрсетеді. Палеолит дәуірінен бері адамдар көптеген қажеттіліктерімізді қанағаттандыру үшін көміртекті қолдануға тырысқан. Бүгінгі таңда ғалымдар 0d көміртегі кванттық нүктелерінен, 1D көміртекті кванттық нүктелерден, 1D көміртекті нанотүтікшелерінен немесе топтардан сәтті әзірледі, 2D графен және 3D көміртегі көбіктері және т.б. көптеген кен орындарында кеңінен қолданылған. Сондықтан көміртекті материалдар сонымен бірге өмір сүретін әлемде өмірімізге қызмет ете отырып, өте маңызды рөл атқарады. Теңдестірмеген шығынның артықшылығы оны көптеген қолданбалы өрістерде ізашар және көшбасшы етеді, сонымен қатар басқа да нақты бағыттарда жақсы нәтиже алу үшін басқа материалдармен біріктіруге болады.

2D графенінің ашылуы, көптеген 2D материалдар, мысалы, металл оксидтері, негізінен сульфидтер мен селенидтер, металл карбидтері / нитрид, алтыбұрышты борий, қабатты LDH, 2D MOF, фосфор Бұл 2D материалдарында жалпы 2D құрылымы бар, бірақ нақты физикалық және химиялық қасиеттері 2D материалының құрамына қарай өзгереді, бұл 2D материал отбасының кең спектрін береді. Олардың арасында металл тасымалдау металл карбиді - бұл соңғы онжылдықтағы ең ыстық жұлдыз - бұл электр өткізгіштіктің алтын тәрізді қасиеттеріне, мысалы, беттік бай функционалды топтарға, мысалы, -F, -OH және = o, Тамаша гидрофильдылық және беті электрлігілік және басқа да керемет керемет сипаттамалар. Бұл 2011 жылы алғашқы синтезделген болғандықтан, ол бүкіл әлемдегі зерттеушілер үшін Ыстық зерттеу тақырыбына айналды, өйткені біз 2D материалдары оқшаулағыш, жартылай өткізгіш немесе жартылай металлдық қасиеттерін көрмейміз, сондықтан MXene-дің ашылуы - 2D материалдың таңы Жүйе. Басқа екі өлшемді ақырғы компоненттермен салыстырғанда, MXene-ге қарағанда, MXene-дің әр түрлі атомдық қабаттарға, м4x2-ге дейінгі, м4х3-ке, м4x3-ке дейін әр түрлі атомдық тапсырысқа негізделген әртүрлілік бар Жақында MXENE материалы жүйесіне 100-ден астам мүмкіндікті компоненттер әкелетін M5X4. Мұны осы уақытқа дейін басқа материалдармен алмастырмайды. Маңыздысы, прекурсордың максималды кезеңінің әртүрлі шарттары мен әдістеріне сәйкес, MXene бетіне көптеген функционалды топтардың көп мөлшері реттелуі мүмкін, сондықтан оны қолданудың ең қолайлы құрылымын жобалау үшін оны қолдануы мүмкін . Мексен қабаттарының арасындағы Ван дер-Уэнс Күшті қарапайым ультрадыбыстық өрістен жеңе алады, бұл қарапайым ультрадыбыстық өрістің көмегін жеңуге болады, ол Мексен қабаттары арасындағы электростатикалық репульсиямен қатар, өте дисперсиялық коллоидтық ерітінді алу оңай және ультра бар композиттік мембраналық материал - Ұсынылған және ультра жоғары өткізгіштікті қарапайым экстракция және сүзу арқылы алуға болады. Осы тамаша жан-жақты табиғаттың арқасында 2D MXENE - бұл еншілес құрылыс блоктарының материалы, оның еншілес құрылыс блоктары, оның бастапқы энергияны катализден, сенсорлық, күн жасушаларына және пайда болатын электромагниттік қорғауға, суды тазартуға және биомедицинаға дейін.

Бәріде екі жағы бар, бірақ Mxene материалдарында жоғарыда айтылғандай көптеген артықшылықтар бар, бірақ бізде белгілі бір қолданбалы өрістердегі кемшіліктері бар. Энергияны сақтау үшін, Мексеннің жоғары электр өткізгіштігі мен химиялық беріктік үшін жалғандық пен химиялық күш пайда болуы мүмкін. Алайда, Mcene негізделген электродтық материалдардың нақты электрохимиялық өнімділігі синтездеу жағдайларымен басқарылатын бетіндегі қасиеттерге байланысты, және ұзақ мерзімді зарядтау және зарядтау циклдері кезінде жиі өзін-өзі жинайтын құбылыстарға байланысты. Бұл иондардың диффузиялық әрекеттеріне кедергі келтіреді. Оның жоғары молекулалық салмақ мерзімі әдетте теориялық қабілеттілік деңгейі қанағаттанарлықсыз. Каталитикалық қосымшалар үшін жеткілікті өнімділігі бар MXene-ді сипаттау қиын. Басқа қосымшалар үшін де осындай жағдай зерттеушілер үшін үлкен жұмбақ болды. Мұнда ең тиімді әдіс, өйткені ол әр түрлі компоненттердің артықшылықтарын біріктіре алады, өйткені ол әр түрлі компоненттердің біріктіруі «Химиялық реакция» ықтимал әсері бар, Мексендік материалдарға синергетикалық әсер етуі, мәнін алу, дрогтарға бару және Мексекаға негізделген материалдарды жаңа деңгейге шығаруға көмектесіңіз.

Мұнда біз «1 + 1> 2» құрылымдық интеграциясын жүйелі түрде қорытындылаймыз, яғни «XD Carbon + 2D Mxene = ∞». Көміртек матрицасының әр түрлі өлшемдеріне сәйкес, төмен өлшемге, 3D көміртекті қаңқаға, бірінші кезектегі кванттық нүктелерге, біріншіден, әр түрлі көміртегі матрицасына және әртүрлі гибридті әдістерге сәйкес келеді, қағаз жинақталады және салыстырады. Екіншіден, XD / 2D-көміртекті / MXINE гетеростеркондарының құрылым-белсенділік қатынасы синтез-құрылым-қызметтің логикасына сәйкес салыстырылды. Көп өлшемді көміртегі матрицасы мен MCENE кешенінің, алғашқы 1D CNTS рекомбинациясынан, 2D графенді құрастыру, 3D графенді құрастыру, 3D алынған көміртекті жүктеуге, ал жақында, ғалымдар нақты болуы мүмкін барлау тамырын түсіну. Жарияланған мақалалар қатарынан, Мексендік материалдармен байланысты ғылыми мақалалар саны жылдан жылға артып, жыл сайын артып келеді, олардың ішінде Мексекаға негізделген көміртегі композиттері бойынша зерттеулердің үлесі жоғары және одан да жоғары, және Ең бастысы, Мексеннің зерттеу барысы үшін алғыс болып табылатын түрлері бойынша көп. Соңында, Мексөлге негізделген көміртегі композиттерінің зерттеу жұмыстары қорытындыланды және болашақ зерттеу бағыты болжамды.