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MXene这个材料有点火-岩拓气凝胶

MXene这个材料有点火

MXene是一种新型的二维材料,由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。最初在2011年被报道,随后引起了科研人员的广泛兴趣。就在4月22日在线发表的《Advanced Functional Materials》上同时出现了7篇与MXenes相关的文章,研究领域包含电池超级电容器光热转换电磁屏蔽等。下面就跟随小编的脚步,了解一下这种神奇的材料吧。

1. 大连化学物理所吴忠帅《AFM》:MXene基纳米结构用于高性能金属离子电池的研究进展与展望

MXene这个材料有点火

MXenes是二维过渡金属碳化物或碳氮化物的一大类,在晶体核内具有优异的导电性,表面具有丰富的官能团(例如,-OH,-F,-O),金属离子扩散的低势垒,离子插层的大层间空间,可以构建具有显著能量密度和功率密度的先进MXene基纳米结构用于不同类型的金属离子电池(MIB)。大连化学物理所吴忠帅研究员综述了近年来从锂离子电池到非锂(Na+,K+,Mg2+,Zn2+,Ca2+)离子电池中MXene基纳米结构用于高性能MIBs的研究进展,重点介绍了MXene作为活性材料、导电基底甚至集流体的独特作用。此外,还详细阐述了不同维度(0D、1D和2D)活性材料MXene基杂化材料的负载模型、封装模型和三明治模型,并以不同MIBs为例详细说明了每种结构模型,特别强调了MXene与活性材料之间的协同效应和强相互作用界面材料。最后,简要讨论了MXene基纳米结构在MIBs方面存在的挑战和前景。

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全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000706

 

2. 中国科学技术大学陈双明/宋礼《AFM》:通过表面控制和层间工程调控2D MXenes:方法、性能和同步辐射特性

MXene这个材料有点火

MXenes是一种层状过渡金属碳化物/氮化物,在储能/转化、光催化/电催化等领域已受到广泛关注。事实上,MXenes的本征性质可以通过控制表面终止状态和层间距来实现高度可调。此外,同步辐射X射线表征显示了探索MXenes性质与结构之间因果关系的巨大潜力。特别是,操作X射线测量可以为更好地理解MXene基能源材料的动态过程提供有用的见解。本文综述了近年来MXenes的表面控制、层间工程和同步辐射表征等方面的研究进展。讨论了MXenes的发展前景和先进X射线表征技术的应用。

MXene这个材料有点火

全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000869

 

3. 美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi等《AFM》:大层间距柔性Nb4C3Tx薄膜用于高性能超级电容器

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很少研究由413MAX相衍生的MXenes,但由于较厚的单层(四层过渡金属和三层碳或氮),它们有可能具有优异的电和机械性能。美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi、吉林大学Yu Gao和英国伦敦大学学院Yohan Dall’Agnese对Nb4C3Tx-MXene纳米片进行了分层,得到了层间距为1.77nm的独立膜,其厚度大于以往大多数MXene纳米片。当将Nb4C3Tx独立薄膜作为超级电容器电极进行测试时,Nb4C3Tx在1 M H2SO4、1 M KOH和1 M MgSO4中显示出高容量电容,分别为1075、687和506 F cm-3,扫描速率为5 mV s-1。采用原位X射线衍射技术研究了电化学充放电过程中的结构变化。在循环过程中,21Å层间距几乎没有变化,因为MXene层之间的空间足以容纳阳离子的插入和脱插入。这将导致Nb4C3Tx-MXene储能装置性能稳定。

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全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000815

 

4. 北京化工大学徐斌《AFM》:原位冰模板法制备三维柔性MXene薄膜电极用于高性能超级电容器

MXene这个材料有点火

MXenes具有金属导电性、高准电容性和二维结构,是一种很有前途的超级电容器柔性电极材料,但存在着阻隔问题,阻碍了离子的可及性,导致离子动力学迟滞。北京化工大学徐斌教授提出了一种简单的原位冰模板法,通过冷冻干燥Ti3C2Tx基水基薄膜,无需任何后处理,即可制备出独立的柔性三维多孔Ti3C2Tx/碳纳米管薄膜(3D-PMCF)。在冷冻干燥过程中,Ti3C2Tx夹层中残留的水分子原位转化小冰晶,作为自我牺牲的模板构建三维多孔网络。在水膜中引入的碳纳米管增加了层间水的含量和由此产生的孔隙率。Ti3C2Tx的三维结构在保持良好柔韧性的同时,显著增加了表面活性位,加速了离子迁移。因此,柔性3D-PMCF薄膜在5  mV s-1时提供375 F g-1的电容,在1000 mV s-1时保持251.2 F g-1的电容,具有优异的循环稳定性,远优于传统的密集堆积Ti3C2Tx薄膜。将其组装成一个对称的超级电容器,实现了23.9 Wh kg−1的卓越能量密度。该工作为超级电容器用高性能柔性3D-MXene薄膜电极的制备提供了一条简单有效的途径。

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全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000922

 

5. 东南大学章炜/孙正明《AFM》:氮掺杂Ti3C2-MXene的机理研究及电化学分析

MXene这个材料有点火

氮掺杂已被证明是改善2D-MXenes电化学性能的一种简便的改性方法。然而,其基本机制,特别是氮掺杂的位置,及其对MXenes电学性质的影响,在很大程度上还没有被发现。东南大学章炜副研究员和孙正明教授通过理论模拟和实验表征,对Ti3C2-MXene中氮的掺杂机理进行了全面的研究。在Ti3C2Tx(T=F,OH,O)中发现了三个可能的氮掺杂点:晶格取代(碳)、功能取代(OH)和表面吸收(on -O)。电化学测试结果证实,这三种氮掺杂剂都有利于提高Ti3C2电极的比电容,并成功地识别了影响Ti3C2电极比电容的因素。通过揭示Ti3C2 MXene中氮的掺杂机理,为调节MXene材料的电化学性能提供了理论指导。

MXene这个材料有点火

全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000852

 

6. 华南师范大学李来胜/王静《AFM》:二维MXene纳米材料光热转换的研究:合成、机理与应用

MXene这个材料有点火

自2011年发现以来,二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)材料因其独特的平面结构、化学多样性和优越的物理化学特性而受到广泛关注。近年来,MXenes由于其优异的电磁波吸收能力和局域的表面等离子体共振效应而显示出优异的光热转换特性。光热转换是利用太阳能的一种有效途径,它可以将太阳能照明转化为热能,从而使MXenes应用于太阳能蒸汽发电和生物医学等各个领域。然而,到目前为止,MXenes的光致热性能还没有引起足够的重视。华南师范大学李来胜和王静综述了近年来光热型MXenes的研究进展,对其光热转化机理和应用作了较全面的了解。首先,简要总结了MXenes及其纳米复合材料的合成策略,并对其光热转化机理进行了讨论,最重要的是对其光热应用的最新进展进行了展望。通过精细的材料设计和跨学科的方法,2D-MXenes有望成为主流光热材料之一,其应用领域也将在不久的将来得到拓展。

MXene这个材料有点火

全文链接:

https://doi.org/10.1002/adfm.202000712

 

7.韩国科学技术研究所Chong Min Koo《AFM》:2D-MXenes电磁屏蔽材料综述

MXene这个材料有点火

自2016年首次报道2D-Ti3C2Tx的电磁干扰(EMI)屏蔽以来,MXenes以其优异的屏蔽性能、优异的金属导电性、低密度、大比表面积可调表面化学和溶液可加工性等优点,在轻质屏蔽材料中占据了领先地位。MXenes引发了材料研究界的极大兴趣,导致在3年内发表了100多篇关于MXenes电磁屏蔽的报道。为了进一步提高MXenes的固有电磁屏蔽性能,人们探索了许多不同结构形式的MXenes复合材料和杂化材料,如致密和层压结构、层层组装、多孔泡沫和气凝胶以及分离结构。韩国科学技术研究所Chong Min Koo综述了不同结构形态MXene基EMI屏蔽材料的最新进展,并对下一代屏蔽材料的发展方向和未来的挑战进行了展望。

MXene这个材料有点火

全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000883

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