پیشوای مادر علمی (اگر: 48.165) | 2D Mxene و Carbon

اهمیت کربن ، یکی از مهمترین عناصر زندگی ، آشکار است. از زمان دوره دیرینه ، انسانها سعی کرده اند از کربن برای رفع اساسی ترین نیازهای ما استفاده کنند. امروزه دانشمندان با موفقیت مواد کربن تمام بعدی ، از 0D نقاط کوانتومی کربن ، نانولوله های کربن 1D ، گرافن 2D و فوم کربن سه بعدی و غیره را در بسیاری از زمینه ها ایجاد کرده اند. بنابراین ، مواد کربن نیز در جهان که در آن زندگی می کنیم ، نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. مزیت هزینه بی نظیر آن را در بسیاری از زمینه های کاربردی پیشگام و رهبر می کند و حتی می تواند با سایر مواد ادغام شود تا در برخی از مناطق خاص عملکرد بهتری داشته باشد.

از زمان کشف گرافن 2D ، بسیاری از مواد 2D به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است ، مانند اکسیدهای فلزی انتقال ، کالکوژنیدهای فلزی انتقال ، عمدتا از جمله سولفیدها و سلنیدها ، و کاربیدهای فلزی انتقال/نیترید ، نیترید بور شش ضلعی ، LDH لایه ای ، 2D MOF ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، فسفن ، 2D MOF ، 2D MOF ، 2D MOF ، 2D MOF آلمان و غیره اگرچه این مواد 2D دارای ساختار 2D مشترک به عنوان یک کل هستند ، اما خاصیت فیزیکی و شیمیایی خاص بسته به ترکیب شیمیایی متفاوت است ، که همچنین به خانواده مواد 2D طیف گسترده ای از کاربردها را می دهد. در میان آنها ، کاربید فلزی انتقال لایه لایه گرمترین ستاره در دهه گذشته ، به اصطلاح mxene است ، به دلیل خاصیت طلای مانند هدایت الکتریکی ، گروه های عملکردی غنی از سطح مانند -f ، -oh و = o ، آبگریز عالی و الکترونگاتیت سطح و سایر خصوصیات جامع عالی. از آنجا که برای اولین بار در سال 2011 سنتز شد ، به یک موضوع تحقیقاتی داغ برای محققان در سراسر جهان تبدیل شده است ، زیرا می دانیم که بیشتر مواد 2D دارای عایق ، نیمه هادی یا خصوصیات نیمه فلزی هستند ، بنابراین کشف Mxene طلوع ماده 2D است. سیستم. نه تنها این ، در مقایسه با سایر اجزای محدود دو بعدی ، Mxene به لطف سفارش اتمی فلزی در هواپیما یا خارج از هواپیما ، از M2X ، تا M3x2 ، تا M4x3 و M4x3 و تنوع بسیار غنی بر اساس لایه های اتمی مختلف ، بر اساس لایه های مختلف اتمی ، بر اساس لایه های مختلف اتمی ، بر اساس لایه های مختلف اتمی ، بر اساس لایه های اتمی مختلف ، دارای تنوع بسیار غنی است. اخیراً M5x4 ، که بیش از 100 مؤلفه ممکن را به سیستم مواد Mxene می آورد. این تا کنون با هر ماده دیگری بی نظیر است. مهمتر از همه ، با توجه به شرایط مختلف اچینگ و روشهای فاز حداکثر پیشرو ، تعداد زیادی از گروه های عملکردی روی سطح Mxene قابل تنظیم هستند ، به طوری که می توان مطابق سناریوی کاربردی برای طراحی مطلوب ترین ساختار سطح هدف قرار داد بشر نیروی ون der Waals بین لایه های Mxene می تواند با کمک مزرعه اولتراسونیک ، همراه با دافع الکترواستاتیک تولید شده توسط الکترونگاتورینگ بین لایه های Mxene ، برطرف شود ، به راحتی می توان یک محلول کلوئیدی بسیار پراکنده و یک ماده غشایی کامپوزیت را با Ultra بدست آورد. انعطاف پذیری و هدایت فوق العاده بالا را می توان با استخراج و تصفیه ساده بدست آورد. به دلیل این ماهیت جامع عالی ، 2D Mxene یک ساختمان همه کاره است که کاربردهای آن از زمان کشف آن از ذخیره انرژی اولیه تا کاتالیز ، سنجش ، سلولهای خورشیدی و محافظ الکترومغناطیسی در حال ظهور ، تصفیه آب و زیست پزشکی است.

دو طرف برای همه چیز وجود دارد ، اگرچه مواد Mxene مزایای بسیاری مانند موارد فوق دارند ، اما مضرات آن در زمینه های خاص کاربردی که باید با آنها روبرو شویم. برای کاربردهای ذخیره انرژی ، هدایت الکتریکی بالای MXENE و استحکام شیمیایی می تواند میزان زیادی از آن را از طریق رفتار شبهکارانه ذخیره کند. با این حال ، عملکرد الکتروشیمیایی واقعی مواد الکترود مبتنی بر Mxene به خصوصیات سطح کنترل شده توسط شرایط سنتز بستگی دارد و اغلب در طول چرخه بار طولانی مدت و تخلیه با پدیده های جدی خودکشی روبرو است. این امر به شدت مانع رفتار انتشار یون ها می شود. و دوره وزن مولکولی بالاتر خود معمولاً سطح ظرفیت نظری رضایت بخش ندارد. MXENE در مرحله خالص خود نیز توصیف عملکرد کافی برای کاربردهای کاتالیزوری دشوار است. برای سایر برنامه ها ، یک وضعیت مشابه یک معمای اصلی برای محققان بوده است. در اینجا ، کامپوزیت ، مؤثرترین روش است ، زیرا می تواند مزایای اجزای مختلف را با هم ترکیب کند ، ترکیب این دو دارای یک "واکنش شیمیایی" بالقوه است ، ممکن است اثرات هم افزایی را برای مواد Mxene به ارمغان بیاورد ، جوهر را بگیرد ، Dross را انجام دهد و به عملکرد مواد مبتنی بر Mxene در سطح جدیدی کمک کنید.

در اینجا ، ما به طور سیستماتیک ادغام ساختاری "1 + 1> 2" را خلاصه می کنیم ، یعنی "XD Carbon + 2d Mxene = ∞". با توجه به ابعاد مختلف ماتریس کربن ، از ابعاد پایین تا ابعاد بالا ، نقاط کوانتومی 0D تا اسکلت کربن سه بعدی و ادغام ساختار کامپوزیت 2D Mxene ، اولاً ، با توجه به انواع مختلف ماتریس کربن و روشهای مختلف ترکیبی مربوطه ، مقاله خلاصه می شود و مقایسه می کند. ثانیا ، روابط ساختار و فعالیت از ناهمگونی های XD / 2D-Carbon / Mxene با توجه به منطق عملکرد سنتز-ساختار مقایسه شد. بر اساس جدول زمانی ماتریس کربن چند بعدی و مجتمع Mxene ، از نوترکیب اولیه CNTS 1D ، مونتاژ گرافن 2D ، تا بارگذاری کربن مشتق شده 3D و اخیراً ، لنگر انداختن نقاط کوانتومی کربن 0D ، دانشمندان می توانند به وضوح می توانند رگ اکتشاف را درک کنید. از تعداد مقالات منتشر شده ، دشوار نیست که ببینیم تعداد مقالات تحقیقاتی مربوط به مواد MXENE سال به سال در حال افزایش است ، از این میان ، نسبت تحقیقات در مورد کامپوزیت های کربن مبتنی بر Mxene نیز بیشتر و بالاتر می شود ، و مهمتر از همه ، از نظر انواع ، این امر بیشتر و بیشتر فراوان است ، که از پیشرفت تحقیق Mxene لذت بخش است. در پایان ، پیشرفت تحقیقات کامپوزیت های کربن مبتنی بر Mxene خلاصه شد و جهت تحقیق آینده به چشم می خورد.