Bereiding, eigenschappen en toepassing van MXene/ polymeerfilms

Als een nieuw tweedimensionaal materiaal is overgangsmetaal koolstof/nitride (MXene) voor het eerst sinds 2011 gemeld en heeft hij snel de aandacht getrokken van wetenschappelijke onderzoekers vanwege de uitstekende eigenschappen. Mxene bestaat uit N+1 -laag overgangsmetaalatomen (M) en N -laag van koolstof of stikstof (x) atomen, en de algemene formule ervan kan worden geschreven als Mn+1xntx, waarbij n 1, 2 of 3 is, die de vertegenwoordigt Atomische opstellingstypen van drie MXene -materialen, T verwijst naar de functionele groep die is gebonden aan het oppervlak van het materiaal. Vanwege de rijke chemische samenstelling van het systeem zijn meer dan 30 soorten MXene met succes voorbereid en laten theoretische berekeningen zien dat er nog veel mogelijke mxene moet worden ontwikkeld. Vanwege de unieke fysische en chemische eigenschappen van MXene heeft het brede toepassingsperspectieven in katalyse, detectie, energieopslag en andere velden. Studies hebben aangetoond dat mxene vatbaar is voor oxidatieve afbraak in de natuurlijke omgeving, die de ontwikkeling van MXene -materialen beperkt. De samenstelling van MXene met andere materialen kan de milieustabiliteit van MXene effectief verbeteren en het praktische toepassingsbereik verder uitbreiden. Onder hen heeft het polymeer de voordelen van eenvoudige bereiding, lage prijs en instelbare functie en de combinatie van polymeer en mxene om composietfilms te bereiden, is een van de huidige onderzoekshotspots geworden, die naar verwachting de grootschalige toepassing van MXene zal realiseren Materialen in industriële productie

Figuur 1. Samenvatting van de voorbereidingsmethoden en gerelateerde toepassingen van MXene/ polymeerfilms: de grootte van het cirkeldiagram vertegenwoordigt het aandeel van artikelen met betrekking tot voorbereidingsmethoden en praktische toepassingen in totaal gepubliceerde artikelen.

Onlangs publiceerde het onderzoeksteam van Zhang Han, Distinguished Professor van de Shenzhen University, een paper getiteld "Mxene/ polymeermembranen: synthese, eigenschappen en opkomende toepassingen" voor het eerst systematisch samengevat de voorbereiding, eigenschappen en praktische toepassingen van Mxene/ Polymer Films. Deze review is verdeeld in zes delen: (1) de synthesemethoden van mxene-lichaam: selectieve etsen van max- of niet-maxvoorlopers en bottom-up CVD-groeimethode; (2) onderzoek naar de eigenschappen van mxene: elektronische eigenschappen, mechanische eigenschappen en stabiliteit; (3) Bereidingsmethoden van mxene/ polymeerfilms: vacuümondersteunde filtratie (VAF), Solution Pouring Film (DC), Hot Pressing Film (HP), zelfassemblage van de laag, elektrospinning en elektrochemische depositie, enz. (4) Eigenschappen van Mxene / Polymeerfilms: mechanische eigenschappen, thermische eigenschappen, elektrische eigenschappen en gasbarrière; (5) praktische toepassingen van mxene/ polymeerfilms: filtermedia, elektromagnetische afscherming, sensoren, supercondensatoren en nanogenerators; (6) Uitdagingen en kansen voor de ontwikkeling van MXene/ polymeerfilms: het bereidingsproces van MXene/ polymeerfilms is samengevat om ideeën te bieden voor het ontwerpen van nieuwe MXene/ polymeerfilms. De kwantitatieve bereiding van mxene/ polymeerfilms wordt bijvoorbeeld gerealiseerd door niet -geïntertercaleerde mXene -blokken toe te voegen in het polymerisatieproces; Door een geschikt model op te zetten, werd het mechanisme van mxene en polymeer bestudeerd en in combinatie met de experimentele resultaten, werd het effect van het synergetische effect van mxene en polymeer op de eigenschappen van mxene/ polymeerfilms onthuld. Momenteel wordt het relatief volwassen TI3C2 -materiaal voornamelijk gebruikt bij de bereiding van MXene/ polymeerfilms. Gezien de diversiteit van MXene-materialen, kan de introductie van andere elementen MXene-materialen worden onderzocht, gecombineerd met de veelzijdigheid van het polymeer zelf, om de bereiding van krachtige MXene/ polymeerfilms te bereiken.

Het beoordelingspapier is onlangs gepubliceerd in de Chemistry of Materials. De eerste auteur is Dr. Lingfeng Gao, een postdoctorale fellow aan de Shenzhen University, en de bijbehorende auteur is Zhang Han, Distinguished Professor aan het Joint Laboratory of Optoelectronic Science and Technology of Two-Dimensional Materials aan de Shenzhen University. Dit werk is ondersteund door de National Natural Science Foundation of China, de Postdoctoral Science Foundation van China, het Project Science and Technology Plan van de provincie Guangdong en het Science and Technology Innovation Fund van Shenzhen.