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MXenes: Versatile 2D materials with tailored surface chemistry and diverse applications
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作者 Sunil Kumar Nitu Kumari Yongho Seo 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期253-293,I0008,共42页
MXenes,the most recent addition to the 2D material family,have attracted significant attention owing to their distinctive characteristics,including high surface area,conductivity,surface characteristics,mechanical str... MXenes,the most recent addition to the 2D material family,have attracted significant attention owing to their distinctive characteristics,including high surface area,conductivity,surface characteristics,mechanical strength,etc.This review begins by presenting MXenes,providing insights into their structural characteristics,synthesis methods,and surface functional groups.The review covers a thorough analysis of MXene surface properties,including surface chemistry and termination group impacts.The properties of MXenes are influenced by their synthesis,which can be fluorine-based or fluorinedependent.Fluorine-based synthesis techniques involve etching with fluorine-based reagents,mainly including HF or LiF/HCl,while fluorine-free methods include electrochemical etching,chemical vapor deposition(CVD),alkaline etching,Lewis acid-based etching,etc.These techniques result in the emergence of functional groups such as-F,-O,-OH,-Cl,etc.on the MXenes surface,depending on the synthesis method used.Properties of MXenes,such as electrical conductivity,electronic properties,catalytic activity,magnetic properties,mechanical strength,and chemical and thermal stability,are examined,and the role of functional groups in determining these properties is explored.The review delves into the diverse applications of MXenes,encompassing supercapacitors,battery materials,hydrogen storage,fuel cells,electromagnetic interference(EMI) shielding,pollutant removal,water purification,flexible electronics,sensors,additive manufacturing,catalysis,biomedical and healthcare fields,etc.Finally,this article outlines the challenges and opportunities in the current and future development of MXenes research,addressing various aspects such as synthesis scalability,etching challenges,and multifunctionality,and exploring novel applications.The review concludes with future prospects and conclusions envisioning the impact of MXenes on future technologies and innovation. 展开更多
关键词 mxenes 2D materials Surface chemistry mxenes structure SYNTHESIS APPLICATIONS
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MXenes基电容去离子技术电极材料研究进展
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作者 任壮 王黎 +1 位作者 陶强强 雷晨阳 《现代化工》 CAS CSCD 2024年第3期31-35,42,共6页
主要介绍了电容去离子技术(CDI)的相关概念、基本原理,并利用可视化分析对近些年的CDI研究进行了分类总结。着重介绍了MXenes类电极材料在CDI领域的研究与应用,并对各种电极材料进行了比较分析。最后总结了各种电极材料的特点,展望了相... 主要介绍了电容去离子技术(CDI)的相关概念、基本原理,并利用可视化分析对近些年的CDI研究进行了分类总结。着重介绍了MXenes类电极材料在CDI领域的研究与应用,并对各种电极材料进行了比较分析。最后总结了各种电极材料的特点,展望了相关研究在未来CDI领域应用的巨大前景以及面对的困难与挑战。 展开更多
关键词 电容去离子技术 海水淡化 原理 可视化分析 mxenes
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基于MXenes的SERS基底增强拉曼光谱检测柑橘中的福美双
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作者 蒲洪彬 方天行 +1 位作者 韦庆益 伍智慧 《中国食品学报》 EI CAS CSCD 2024年第3期231-239,共9页
目的:研究基于MXenes(Ti3C2Tx)二维材料的表面增强拉曼散射(SERS)基底的农残快速检测方法。方法:采用氟盐刻蚀法制备单层的带负电的MXenes二维材料,再合成正电荷表面活性剂CTAC修饰的30 nm金纳米粒子(AuNPs),通过静电吸附作用,制备MXene... 目的:研究基于MXenes(Ti3C2Tx)二维材料的表面增强拉曼散射(SERS)基底的农残快速检测方法。方法:采用氟盐刻蚀法制备单层的带负电的MXenes二维材料,再合成正电荷表面活性剂CTAC修饰的30 nm金纳米粒子(AuNPs),通过静电吸附作用,制备MXenes负载金纳米的二维复合基底(AuNPs/MXenes)。以罗丹明6G(R6G)作为拉曼探针分子,优化AuNPs与MXenes胶体溶液混合体系的浓度比例,用于福美双的检测。结果:AuNPs/MXenes的拉曼增强因子为1.7×10^(5),表现出良好的SERS活性,以1379 cm^(-1)处福美双拉曼特征峰的强度与福美双农残浓度的对数构建线性关系,得到标准曲线:y=888x+1151,决定系数R^(2)为0.986,检测限为0.051 ng/mL,低于国家标准5 ng/mL。使用标准的前处理QuEChERS法对柑橘样品进行预处理,实现了真实柑橘样品中的福美双残留的SERS检测,其回收率范围101.1%~122.0%。结论:基于MXenes结构制备的SERS基底,可用于柑橘样品中的福美双检测。 展开更多
关键词 表面拉曼增强光谱 mxenes 福美双
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Recent advances in the application of MXenes for neural tissue engineering and regeneration
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作者 Menghui Liao Qingyue Cui +7 位作者 Yangnan Hu Jiayue Xing Danqi Wu Shasha Zheng Yu Zhao Yafeng Yu Jingwu Sun Renjie Chai 《Neural Regeneration Research》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期258-263,共6页
Transition metal carbides and nitrides(MXenes)are crystal nanomaterials with a number of surface functional groups such as fluorine,hydroxyl,and oxygen,which can be used as carriers for proteins and drugs.MXenes have ... Transition metal carbides and nitrides(MXenes)are crystal nanomaterials with a number of surface functional groups such as fluorine,hydroxyl,and oxygen,which can be used as carriers for proteins and drugs.MXenes have excellent biocompatibility,electrical conductivity,surface hydrophilicity,mechanical properties and easy surface modification.However,at present,the stability of most MXenes needs to be improved,and more synthesis methods need to be explored.MXenes are good substrates for nerve cell regeneration and nerve reconstruction,which have broad application prospects in the repair of nervous system injury.Regarding the application of MXenes in neuroscience,mainly at the cellular level,the long-term in vivo biosafety and effects also need to be further explored.This review focuses on the progress of using MXenes in nerve regeneration over the last few years;discussing preparation of MXenes and their biocompatibility with different cells as well as the regulation by MXenes of nerve cell regeneration in two-dimensional and three-dimensional environments in vitro.MXenes have great potential in regulating the proliferation,differentiation,and maturation of nerve cells and in promoting regeneration and recovery after nerve injury.In addition,this review also presents the main challenges during optimization processes,such as the preparation of stable MXenes and long-term in vivo biosafety,and further discusses future directions in neural tissue engineering. 展开更多
关键词 HYDROGELS mxenes nerve regeneration neural cells neural stem cells ORGANOIDS spiral ganglion neurons
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高性能MXenes纳米复合材料研究进展
5
作者 李雷 程群峰 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期153-161,共9页
二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)以其优异的力学和电学性能,在多个领域展示出巨大的应用前景。近年来,高性能MXenes纳米复合材料(包括一维纤维、二维薄膜和三维块体)的研究取得了显著进展,但其力学性能仍远低于MXenes纳米材料的本征力学... 二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)以其优异的力学和电学性能,在多个领域展示出巨大的应用前景。近年来,高性能MXenes纳米复合材料(包括一维纤维、二维薄膜和三维块体)的研究取得了显著进展,但其力学性能仍远低于MXenes纳米材料的本征力学性能,这主要归因于MXenes纳米复合材料中存在的孔隙缺陷、MXenes纳米片取向度低以及界面相互作用弱等关键科学问题。针对上述问题,本文首先讨论了MXenes纳米材料的本征力学性能,总结讨论了不同类型高性能MXenes纳米复合材料的发展历程,并介绍了高性能MXenes纳米复合材料的最新研究进展,包括如何消除孔隙缺陷、提高MXenes纳米片的取向度以及增强界面相互作用。同时,介绍了高性能MXenes纳米复合材料在电热、热伪装、电磁屏蔽、传感以及储能等领域的应用。最后,梳理了高性能MXenes纳米复合材料存在的挑战,并展望了未来的发展方向。 展开更多
关键词 mxenes 纳米复合材料 力学性能 功能应用 专题评述
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MXenes及其复合物的太赫兹电磁屏蔽与吸收
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作者 万胡杰 肖旭 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期129-144,共16页
开发新型低维材料在太赫兹电磁屏蔽与吸收领域的应用是一个极为重要的研究方向,低维材料以其独特的电学、力学与电磁响应而有望创造出更加高效的电磁屏蔽与吸收方案。二维过渡金属碳化物、氮化物与碳氮化合物MXenes在低频波段已经展示... 开发新型低维材料在太赫兹电磁屏蔽与吸收领域的应用是一个极为重要的研究方向,低维材料以其独特的电学、力学与电磁响应而有望创造出更加高效的电磁屏蔽与吸收方案。二维过渡金属碳化物、氮化物与碳氮化合物MXenes在低频波段已经展示出优异的电磁屏蔽与吸收性能,尤其是MXenes兼具高电导率、低密度、高柔性等特点,有利于未来太赫兹器件便携化与系统集成化。然而,将MXenes太赫兹电磁屏蔽与吸收材料推向实际应用过程中,面临着附着稳定性、环境稳定性、不耐高温等问题,无法满足航空航天和第六代通信场景需求。此外,目前缺乏更加全面的太赫兹散射与吸收验证手段。针对上述问题,研究人员开展了广泛且深入的工作。本文回顾了近年来主流电磁屏蔽与吸收材料的主体构型与基础理论原理,并重点介绍了多种MXenes及其复合物在薄膜与多孔结构下的太赫兹电磁屏蔽与吸收特性,包括Ti3C2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Mo2TiC2Tx、Nb4C3Tx、Nb2CTx,并展望了MXenes作为太赫兹频段中电磁屏蔽与吸收材料所面临的挑战和机遇。 展开更多
关键词 二维材料 mxenes 太赫兹 电磁屏蔽与吸收材料 专题评述
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MXenes基材料热电性能的研究进展
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作者 赵文弟 陈志鸿 +1 位作者 李娜 刘聪聪 《山东化工》 CAS 2024年第2期118-123,126,共7页
MXenes(过渡金属碳/氮化物)作为一种新型二维层状材料,有着独特的层状结构,即层内是由共价键连接,层外由较弱的范德华力作用连接。这种结构和键合特性使得MXenes材料备受关注。因MXenes有着金属导电性以及可调节的电子带隙,故其在热电... MXenes(过渡金属碳/氮化物)作为一种新型二维层状材料,有着独特的层状结构,即层内是由共价键连接,层外由较弱的范德华力作用连接。这种结构和键合特性使得MXenes材料备受关注。因MXenes有着金属导电性以及可调节的电子带隙,故其在热电材料领域有着较大的潜在应用价值。简单综述了MXenes材料在热电领域的发展,归纳了经理论计算预测及实验证实热电性能的MXenes材料,最后展望了MXenes作为热电材料的发展前景。 展开更多
关键词 mxenes 过渡金属碳/氮化物 热电性能
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二维MXenes材料在柔性光电探测器中的应用展望
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作者 李腊 沈国震 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期186-194,共9页
二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)自2011年被首次报道以来,凭借其特殊的二维层状结构、优异的导电性和电化学性能在能源、催化、传感、电磁屏蔽和微波吸收等领域吸引了极大关注。近几年,随着对该材料认识的不断加深,其在光电领域的研究也... 二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)自2011年被首次报道以来,凭借其特殊的二维层状结构、优异的导电性和电化学性能在能源、催化、传感、电磁屏蔽和微波吸收等领域吸引了极大关注。近几年,随着对该材料认识的不断加深,其在光电领域的研究也不断深入。与其它领域不同,光电器件聚焦于延伸MXenes材料半导体性质,通过设计表面官能团、精准控制层数等来打开材料带隙,从而使其从金属性质转变为半导体性质。本文主要围绕MXenes材料的光电性质,介绍其在柔性光电子器件中的应用,系统阐述MXenes材料在透明电子器件、光电探测器、图像传感器、光电晶体管、人工神经视觉网络系统的应用前沿现状与趋势,并展望了MXenes基柔性光电器件面临的挑战以及未来发展前景。 展开更多
关键词 MXene 柔性电子 透明电子 光电探测器 带隙调控 专题评述
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石墨烯及MXenes在氢气传感器中的应用研究进展
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作者 王磊 于新海 +2 位作者 袁帅帅 姚馨淇 李传东 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第21期90-100,共11页
随着石油、煤炭和天然气等化石能源的枯竭,氢能在工业生产和交通运输等方面展现了愈加关键的作用。氢能产业对储氢装置在生产、储运、加注和使用全链条过程中提出了“耐高压、高密封及燃爆安全”等性能的全面要求,高灵敏、快速响应、高... 随着石油、煤炭和天然气等化石能源的枯竭,氢能在工业生产和交通运输等方面展现了愈加关键的作用。氢能产业对储氢装置在生产、储运、加注和使用全链条过程中提出了“耐高压、高密封及燃爆安全”等性能的全面要求,高灵敏、快速响应、高选择性和高稳定性的氢气传感器是保障氢能系统安全的重要检测装备。高性能氢气传感器成功制备与应用的关键是研发新型的氢敏材料。石墨烯和MXenes是极具代表性的二维平面纳米材料,不仅具有超高的电学和力学性能,而且易于进行功能化修饰且不影响其固有性能,因此在氢气传感领域具有极大的应用潜力。本文综述了石墨烯和MXenes的基本结构、类型和合成方法,总结了其在氢气传感器中的应用研究进展,指出了存在的问题并提出了解决方案,还对氢气传感器未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 氢气传感器 石墨烯 mxenes 功能化材料
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Progression in the Oxidation Stability of MXenes
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作者 Razium ASoomro Peng Zhang +2 位作者 Baomin Fan Yi Wei Bin Xu 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期306-323,共18页
MXenes are under the spotlight due to their versatile physicochemical characteristics. Since their discovery in 2011, significant advancements have been achieved in their synthesis and application sectors. However, th... MXenes are under the spotlight due to their versatile physicochemical characteristics. Since their discovery in 2011, significant advancements have been achieved in their synthesis and application sectors. However, the spontaneous oxidation of MXenes, which is critical to its processing and product lifespan, has gotten less attention due to its chemical complexity and poorly understood oxidation mechanism. This perspective focuses on the oxidation stability of MXenes and addresses the most recent advancements in understanding and the possible countermeasures to limit the spontaneous oxidation of MXenes. A section is dedicated to the presently accessible methods for monitoring oxidation, with a discussion on the debatable oxidation mechanism and coherently operating factors that contribute to the complexity of MXenes oxidation. The current potential solutions for mitigating MXenes oxidation and the existing challenges are also discussed with prospects to prolong MXene's shelf-life storage and expand their application scope. 展开更多
关键词 mxenes Oxidation stability Antioxidation strategies Shelf-life of mxenes
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新型二维MXenes材料在燃料电池中的应用研究进展
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作者 黄郁夫 陈诚 +1 位作者 赵雪伶 林东海 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-11,共11页
MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等,MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大... MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等,MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大比表面积、优异的导电性和稳定性等特点,可以有效提高贵金属催化剂的催化效率或直接作为一类非贵金属催化剂,被视为当前极具前途的一类燃料电池电催化剂或载体。本文详细介绍MXenes的结构、性质及其制备方法,综述MXenes及其复合材料在氧还原、甲酸氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应领域的最新应用研究成果,指出MXenes材料目前存在的主要问题(如难以制备分散均匀的多层MXenes薄片或少层甚至单层MXenes薄片,由于较高的表面能容易重新堆积等),提出制备更多的新型MXenes并将其与各类材料进行复合,促进MXenes及其复合材料在燃料电池领域的应用。 展开更多
关键词 mxenes 二维材料 燃料电池 氧还原 甲酸氧化 甲醇氧化 乙醇氧化
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MXenes及其纳米复合涂层在硅/聚合物基接触面上的摩擦学行为
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作者 庞皓升 刘大猛 +1 位作者 柴春鹏 尹绚 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期74-84,共11页
为了探究MXenes及其纳米复合涂层的摩擦学行为,以硅片(单晶硅)为基底,分别制备了Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层、Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层以及Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层,测定了硅基底、MXenes及其纳米复合涂层与多种... 为了探究MXenes及其纳米复合涂层的摩擦学行为,以硅片(单晶硅)为基底,分别制备了Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层、Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层以及Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层,测定了硅基底、MXenes及其纳米复合涂层与多种材质轴承球对磨的摩擦系数,并采用光学显微镜、三维白光干涉扫描仪和Raman光谱法对球斑及磨痕的表面形貌及组成进行了表征。结果表明:在所测试的不同材质摩擦球中,在循环次数为1200下硅基底与聚四氟乙烯(PTFE)球对磨时的摩擦系数最低,硅基底表面的磨痕边缘处有明显的沟壑,其磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,聚合物球表面的磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主;当硅基表面的Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层与PTFE球对磨时,PTFE球的自润滑作用使得在1 N载荷下MXenes涂层的摩擦系数稳定在0.14,磨痕表面有明显的PTFE转移层;在1 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层的摩擦系数稳定在0.15;在0.5 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层的摩擦系数稳定在0.18,与未加入石墨烯时相比,硅基表面的聚合物转移层减少。 展开更多
关键词 表面工程 mxenes 纳米涂层 固体润滑 摩擦学性能 磨损机理
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Recent Advances and Perspectives of Lewis Acidic Etching Route:An Emerging Preparation Strategy for MXenes 被引量:1
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作者 Pengfei Huang Wei-Qiang Han 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期187-235,共49页
Since the discovery in 2011,MXenes have become the rising star in the field of two-dimensional materials.Benefiting from the metallic-level conductivity,large and adjustable gallery spacing,low ion diffusion barrier,r... Since the discovery in 2011,MXenes have become the rising star in the field of two-dimensional materials.Benefiting from the metallic-level conductivity,large and adjustable gallery spacing,low ion diffusion barrier,rich surface chemistry,superior mechanical strength,MXenes exhibit great application prospects in energy storage and conversion,sensors,optoelectronics,electromagnetic interference shielding and biomedicine.Nevertheless,two issues seriously deteriorate the further development of MXenes.One is the high experimental risk of common preparation methods such as HF etching,and the other is the difficulty in obtaining MXenes with controllable surface groups.Recently,Lewis acidic etching,as a brand-new preparation strategy for MXenes,has attracted intensive attention due to its high safety and the ability to endow MXenes with uniform terminations.However,a comprehensive review of Lewis acidic etching method has not been reported yet.Herein,we first introduce the Lewis acidic etching from the following four aspects:etching mechanism,terminations regulation,in-situ formed metals and delamination of multi-layered MXenes.Further,the applications of MXenes and MXene-based hybrids obtained by Lewis acidic etching route in energy storage and conversion,sensors and microwave absorption are carefully summarized.Finally,some challenges and opportunities of Lewis acidic etching strategy are also presented. 展开更多
关键词 Lewis acidic etching mxenes Etching mechanism Termination regulation In-situ formed metals DELAMINATION Application
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MXenes在水系锌离子电池中的应用研究进展
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作者 刘欢 马宇 +2 位作者 曹斌 朱奇珍 徐斌 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第5期25-42,共18页
水系锌离子电池(AZIBs)作为一种低成本、高安全的新兴且前景广阔的储能技术近年来备受关注。新型MXenes材料由于其独特的结构特征和物理化学性质,如易调节的二维结构、优异的导电性、化学组成多样和可控的表面化学特性,在AZIBs中表现出... 水系锌离子电池(AZIBs)作为一种低成本、高安全的新兴且前景广阔的储能技术近年来备受关注。新型MXenes材料由于其独特的结构特征和物理化学性质,如易调节的二维结构、优异的导电性、化学组成多样和可控的表面化学特性,在AZIBs中表现出独特的应用优势。本文全面综述近年来MXenes在AZIBs中应用的研究进展,探讨MXenes应用于AZIBs正负极的结构设计及性能优化策略:在正极方面,MXenes可直接作为活性物质或活性物质前驱体、基体材料,以获得高活性、优异的循环寿命和倍率性能;在负极方面,MXenes可作为锌沉积的二维/三维载体、亲锌基体及锌金属界面保护层,以减缓电化学反应过程中锌金属的腐蚀和枝晶生长。此外,本文也对MXenes基材料在AZIBs中应用的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 mxenes 水系锌离子电池 正极材料 载体材料 界面保护 电解液添加剂
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MXenes在锂离子电池负极材料中的应用 被引量:1
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作者 申恒涛 安永灵 +1 位作者 满泉言 冯金奎 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期253-262,共10页
MXenes(M_(n+1)X_(n)T_(x))是一类二维无机化合物材料,它由几个原子层厚度的过渡金属氮化物、碳化物或碳氮化物构成.由于具有大的比表面积、快速充放电性能和小的体积变化等优点,MXenes受到越来越多研究人员的关注.研究者希望能够利用MX... MXenes(M_(n+1)X_(n)T_(x))是一类二维无机化合物材料,它由几个原子层厚度的过渡金属氮化物、碳化物或碳氮化物构成.由于具有大的比表面积、快速充放电性能和小的体积变化等优点,MXenes受到越来越多研究人员的关注.研究者希望能够利用MXenes材料研发出具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料,从而提高电池的能量密度和寿命.然而MXenes材料制备过程中产生的层间堆积和坍塌限制了其进一步的发展.目前,研究人员通过将MXenes与其他材料复合制备出具有新结构的材料,不仅可以扩大层间距,改善材料结构,还有助于改进材料的电化学性能.本文介绍了MXenes与碳纳米材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物和硅等材料复合改性来提高材料电化学性能的研究策略,并探讨了MXenes和碱金属等材料复合实现稳定无枝晶的锂离子电池金属负极的方案.最后,阐述了MXenes应用在锂离子电池负极材料中面临的挑战,并作出了展望. 展开更多
关键词 mxenes 锂离子电池 负极材料 电化学性能 复合改性
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MXenes的刻蚀方法及其在有机溶剂中的分散性
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作者 马雯雯 李彤阳 +1 位作者 汤华国 乔竹辉 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1044-1053,共10页
MXenes是一种亲水性二维无机材料,具有良好的可调控性。通过调控表面形貌和表面端基使其拥有更广泛的分散性能和应用特性。本研究对MXenes刻蚀方法和在有机溶剂中的分散性进行了研究,研究发现Al作为“A”层的MAX相更易刻蚀生成Ti_(3)C_(... MXenes是一种亲水性二维无机材料,具有良好的可调控性。通过调控表面形貌和表面端基使其拥有更广泛的分散性能和应用特性。本研究对MXenes刻蚀方法和在有机溶剂中的分散性进行了研究,研究发现Al作为“A”层的MAX相更易刻蚀生成Ti_(3)C_(2)T_(x),且HF刻蚀可以得到多层Ti_(3)C_(2)T_(x),利用HCl+LiF原位生成HF刻蚀更容易得到单层Ti_(3)C_(2)T_(x)溶液。使用DMF等有机溶剂作为助分散剂可以将Ti_(3)C_(2)T_(x)由亲水性转变为疏水性,且其作为助分散剂可以将Ti_(3)C_(2)T_(x)有效分散在润滑油中;而十二烷基磷酸修饰的Ti_(3)C_(2)T_(x)表现出较好的疏水性,水接触角高于90(°),可以制备更高浓度的Ti_(3)C_(2)T_(x)-润滑油分散液。这为MXenes的有机分散和润滑油添加剂的应用提供了广阔的思路和坚实的基础。 展开更多
关键词 mxenes 刻蚀 助分散 表面修饰 亲水性
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A Review on Interface Engineering of MXenes for Perovskite Solar Cells
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作者 Srikanta Palei G.Murali +3 位作者 Choong‑Hee Kim Insik In Seul‑Yi Lee Soo‑Jin Park 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期270-308,共39页
With an excellent power conversion efficiency of 25.7%,closer to the Shockley–Queisser limit,perovskite solar cells(PSCs)have become a strong candidate for a next-generation energy harvester.However,the lack of stabi... With an excellent power conversion efficiency of 25.7%,closer to the Shockley–Queisser limit,perovskite solar cells(PSCs)have become a strong candidate for a next-generation energy harvester.However,the lack of stability and reliability in PSCs remained challenging for commercialization.Strategies,such as interfacial and structural engineering,have a more critical influence on enhanced performance.MXenes,two-dimensional materials,have emerged as promising materials in solar cell applications due to their metallic electrical conductivity,high carrier mobility,excellent optical transparency,wide tunable work function,and superior mechanical properties.Owing to different choices of transition elements and surface-terminating functional groups,MXenes possess the feature of tuning the work function,which is an essential metric for band energy alignment between the absorber layer and the charge transport layers for charge carrier extraction and collection in PSCs.Furthermore,adopting MXenes to their respective components helps reduce the interfacial recombination resistance and provides smooth charge transfer paths,leading to enhanced conductivity and operational stability of PSCs.This review paper aims to provide an overview of the applications of MXenes as components,classified according to their roles as additives(into the perovskite absorber layer,charge transport layers,and electrodes)and themselves alone or as interfacial layers,and their significant importance in PSCs in terms of device performance and stability.Lastly,we discuss the present research status and future directions toward its use in PSCs. 展开更多
关键词 mxenes Perovskite solar cells ADDITIVES Interfacial layer ELECTRODES
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MXenes for perovskite solar cells:Progress and prospects
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作者 Lin Yang Peng Li +3 位作者 Jiangang Ma Xintong Zhang Xiao-Feng Wang Yichun Liu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期443-461,I0010,共20页
Perovskite solar cells(PSCs)have been developed over the past decade as the forefront of the state-of-theart photovoltaic technologies owing to their high efficiency and low cost,where nanostructured functional materi... Perovskite solar cells(PSCs)have been developed over the past decade as the forefront of the state-of-theart photovoltaic technologies owing to their high efficiency and low cost,where nanostructured functional materials play key roles in performance optimization.As a versatile class of two-dimensional(2D)materials,transition metal carbides/nitrides MXenes have gained enormous attentions in PSCs since 2018 due to their superior properties such as excellent metallic conductivity,abundant surface functional groups,tunable work functions,high optical transparency,and mechanical robustness.The explorations of MXenes are of significance in performance promotion and commercialization expansion of devices.As such,this review focuses on the diversified advantages of MXenes,comprehensively summarizing their applications and developments in PSCs as additives,electron/hole transporting layers,interfacial engineering layers,and electrodes in sequence and explaining the relevant mechanisms behind.Simultaneously,the problems emerged from the related studies are considered and the corresponding suggestions like opening up the type of MXenes usage,taking further insight of the modulation of surface termination groups on Fermi levels,understanding the effect on energy level structures of perovskite or other functional layers,and realizing commercialization,etc.are provided for the future in-depth explorations.This review is intended to provide overall perspective of the current status of MXenes and highlight the direction for the future advancements in MXenes design and processes towards efficient,stable,large-area,and low-cost PSCs. 展开更多
关键词 mxenes Two-dimensional materials Perovskite solar cells Photovoltaic technologies Environment
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Vacancy engineering of oxidized Nb_(2)CTx MXenes for a biased nitrogen fixation
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作者 Mengzhao Zhang Hanqing Yin +5 位作者 Fuhao Jin Jingquan Liu Xuqiang Ji Aijun Du Wenrong Yang Zhen Liu 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期1185-1194,共10页
The artificial nitrogen(N_(2)) reduction reaction(NRR) via electrocatalysis is a newly developed methodology to produce ammonia(NH3) at ambient conditions,but faces the challenges in N_(2)activation and poor reaction ... The artificial nitrogen(N_(2)) reduction reaction(NRR) via electrocatalysis is a newly developed methodology to produce ammonia(NH3) at ambient conditions,but faces the challenges in N_(2)activation and poor reaction selectivity.Herein,Nb-based MXenes are developed to remarkably enhance the NRR activity through the engineering of the stretched 3D structure and oxygen vacancies(VO).The theoretical studies indicate that N_(2)could be initially adsorbed on VOwith an end-on configuration,and the potential determining step might be the first hydrogenation step.The catalysts achieve an NH3production rate of 29.1 μg h^(-1)mg_(cat)^(-1)and excellent Faradic efficiency of 11.5%,surpassing other Nbbased catalysts.The selectivity of NRR is assigned to the unique structure of the catalysts,including(1) the layered graphitic structure for fast electron transfer and active site distribution,(2) the reactive VOfor N_(2)adsorption and activation,and(3) the expanded interlayer space for mass transfer. 展开更多
关键词 Nitrogen reduction reaction Nb-based mxenes Oxygen vacancy Vacancy engineering ELECTROCATALYSIS
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钒基MXenes作为钠离子电池负极材料的理论研究
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作者 吴蒙各 汪丽莉 +2 位作者 马鹏举 赵新新 吴建宝 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S02期5-9,共5页
二维过渡金属碳化物、氮化物、碳氮化物因具有良好的结构稳定性、优异的离子存储性能和导电性能备受关注。本工作采用密度泛函理论(DFT)方法,系统地研究了以钒基MXenes二维层状结构材料(V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2))为钠离子电池... 二维过渡金属碳化物、氮化物、碳氮化物因具有良好的结构稳定性、优异的离子存储性能和导电性能备受关注。本工作采用密度泛函理论(DFT)方法,系统地研究了以钒基MXenes二维层状结构材料(V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2))为钠离子电池负极材料的储钠性能。计算结果表明,这三种材料均具有稳定的结构,良好的电子导电性,且对钠离子具有良好的存储能力,均能在电池两侧实现双层钠离子的吸附,且吸附钠离子后这三种材料仍具有金属导电性能,V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2)作为钠离子电池负极材料的容量分别为606.36、599.57和592.94 mAh/g,远高于其他二维材料。此外,钠离子在V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2)基底上的扩散能垒分别是0.02、0.02和0.07 eV,作为钠离子电池负极材料均拥有较低的钠离子扩散势垒,预期可以实现电池快速充放电的目的。计算得出V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2)作为钠离子电池负极材料的开路电压范围分别是0.856~0.070 V、0.967~0.029 V和0.911~0.101 V,该结果进一步表明,钒基MXenes V_(3)C_(2)、V_(3)CN和V_(3)N_(2)是钠离子电池极具发展前景的负极材料。本工作为设计和开发新型二维储能材料电池负极材料提供了新的思路。 展开更多
关键词 储能材料 钒基 mxenes 材料 钠离子电池 密度泛函理论
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