Prog。母性。 SCI。 （IF：48.165）| 2D Mxeneおよび炭素

人生の最も重要な要素の1つである炭素の重要性は、自明です。古石器時代以来、人間は私たちの最も基本的なニーズを満たすために炭素を使用しようとしました。今日、科学者は、0Dカーボン量子ドット、1Dカーボンナノチューブまたはバンド、2Dグラフェンと3Dカーボンフォームなどから、全次元の炭素材料の開発に成功しており、多くの分野で広く使用されています。したがって、炭素材料は、私たちが住んでいる世界でも非常に重要な役割を果たし、私たちの生活に貢献しています。比類のないコストの優位性により、多くのアプリケーション分野の先駆者およびリーダーになり、特定の分野でより良いパフォーマンスを発揮するために、他の資料と統合することさえできます。

2Dグラフェンの発見以来、遷移金属酸化物、主に硫化物とセレニドを含む遷移金属カルコゲン化物、遷移金属炭化物/窒化物、六角形の窒化物、層状LDH、2D MOF、リンパンなど、多くの2D材料が広く研究されてきました。これらの2D材料は全体として共通の2D構造を持っていますが、特定の物理的および化学的特性は化学組成によって異なり、2D材料ファミリーに幅広いアプリケーションを提供します。その中で、層状の遷移金属炭化物は、過去10年間で最もホットな星であり、いわゆるMxeneは、電気伝導率の金のような特性により、-f、-oh、= oなどの表面豊富な官能基のために優れた親水性と表面電気陰性度およびその他の包括的な優れた特性。 2011年に最初に合成されて以来、ほとんどの2D材料が絶縁、半導体、または半金属特性を示すことがわかっているため、世界中の研究者にとってホットな研究トピックになりました。システム。それだけでなく、他の2次元有限成分と比較して、Mxeneは、M2XからM3X2、M4X3およびM4X3、およびM4X3およびM4X3までの面内または面外の金属原子順序のおかげで、異なる原子層に基づいて非常に豊富な多様性を持っています。最近では、M5X4が100を超える可能なコンポーネントをMxene材料システムにもたらします。これは、これまでのところ他の素材と比類のないものです。さらに重要なことに、前駆体最大相の異なるエッチング条件と方法によれば、mxeneの表面にある多数の官能基を調節できるため、アプリケーションシナリオに従って最も有利な表面構造を設計することができます。 。 Mxene層の間のファンデルワールス力は、Mxene層間の電気陰性度によって生成される静電反発と相まって、単純な超音波フィールド支援によって克服できます。非常に分散的なコロイド溶液と、超分散型膜材料を超えることは簡単です。 - 単純な抽出とろ過によって、柔軟性と超高導電率を得ることができます。この優れた包括的な性質のため、2D Mxeneは、その発見以来の応用が初期エネルギー貯蔵から触媒、センシング、太陽電池、新たな電磁シールド、水処理、および生物医学に及ぶ汎用性のあるビルディングブロック材料です。

MXENE材料には上記のような多くの利点がありますが、すべてには2つの側面がありますが、特定の用途フィールドでの欠点があります。エネルギー貯蔵アプリケーションの場合、Mxeneの高い電気伝導率と化学的強度は、擬似副能力挙動を通じて大量の電荷を保存できます。ただし、Mxeneベースの電極材料の実際の電気化学性能は、合成条件によって制御される表面特性に厳密に依存しており、長期充電および排出サイクル中に深刻なセルフスタッキング現象に直面することがよくあります。イオンの拡散挙動を大いに妨げます。そして、それ自体の高分子量期間は通常、不十分な理論容量レベルを持っています。純粋な段階のMxeneは、触媒アプリケーションに十分な性能を持っていると説明することも困難です。他のアプリケーションでは、同様の状況が研究者にとって大きなパズルでした。ここでは、複合材が最も効果的な方法です。なぜなら、異なるコンポーネントの利点を組み合わせることができるため、2つの組み合わせは潜在的な「化学反応」を持ち、Mxene材料に相乗効果をもたらし、本質を取り、ドロスを行い、ドロスを行い、 Mxeneベースの材料のパフォーマンスを新しいレベルに支援します。

ここでは、「1 + 1> 2」の構造統合、つまり「XD炭素 + 2D Mxene =∞」を体系的に要約します。低次元から高次元、0D量子ドットまでの3Dカーボンスケルトンまでの炭素マトリックスのさまざまな寸法によれば、最初に、異なるタイプの炭素マトリックスと対応する異なるハイブリッド法に従って、2D Mxene複合構造の統合によれば、論文は概要を要約しますそして比較します。第二に、XD / 2Dカーボン / Mxeneヘテロ構造の構造活性関係を、合成構造パフォーマンスロジックに従って比較しました。初期の1D CNTの組換え、2Dグラフェンアセンブリ、3D由来の炭素荷重、最近では0D炭素量子ドットのアンカーまで、多次元炭素マトリックスとMxene複合体のタイムラインに基づいて、科学者は明らかに明らかにできます。探索の静脈を理解します。公開された記事の数から、Mxene材料に関連する研究論文の数が年々増加していることを確認することは難しくありません。さらに重要なことは、それはタイプの点でますます豊富であり、それはMxeneの研究の進歩に満足していることです。最終的に、Mxeneベースの炭素複合材料の研究の進行が要約され、将来の研究の方向性が抑制されました。