二维过渡金属碳/氮化物在肿瘤治疗中的应用

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)具有优异的光热转换性能,丰富的表面基团,良好的生物相容性、亲水性和粒径可调性,这使得应用MXenes作为肿瘤诊疗过程中的治疗剂和造影剂具有巨大潜力。本文综述了基于MXenes的肿瘤单一治疗和联合治疗的相关研究,同时介绍了MXenes在肿瘤主动靶向治疗领域的研究,最后阐述了目前MXenes在制备和肿瘤治疗研究中存在的挑战和对未来的展望。

熔盐法制备新型二维层状金属碳/氮化物(MXene)的研究进展

二维金属碳氮化物(MXene)是由过渡金属元素(铝、钛、铌、钼等)和X元素(碳、氮)组成的一种新型二维材料,在能源存储与转换、电磁屏蔽、传感器、催化等领域具有广泛的应用前景。其中,过渡金属M、X元素组合、表面官能团Tx元素种类调控是影响MXene结构和物理化学性质的关键,开发元素组合可调控的合成方法是MXene族材料制备和应用的热点和难点。熔盐合成法是制备MXene的方法之一,利用熔盐介质无水无氧、富含阴阳离子、弱溶剂化、电化学窗口宽等诸多特性,可以合成一些常规水溶液中无法获得的特殊组成和结构的MXene材料,这大大拓展了该材料的应用范围。本文综述了高温熔盐作为氧化刻蚀剂或溶剂制备新型MXene材料的最新研究进展,并讨论了不同共晶盐、反应物和反应条件调控MAX和MXene材料结构的影响机制。同时,对熔盐法未来的发展方向和面临的主要挑战也进行了展望。

二维过渡金属碳化物或碳氮化物在储能领域的应用进展

二维过渡金属碳化物或碳氮化物(MXene)具有优异的电子、力学和磁学性能,在储能领域具有重要的应用价值。聚焦于最新的研究进展,概述了MXene在锂离子电池、新型二次电池和超级电容器等储能领域的应用研究现状,并对其未来发展趋势进行了展望。

二维过渡金属碳化物/氮化物超浸润油水分离膜

膜分离法因其无化学变化、选择性好、适应性强、能耗低等优点,广泛应用于含油废水处理领域.其中超浸润膜因具有优异的渗透和抗污染性能,被认为是高效含油废水处理的理想选择.重点综述二维过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)超浸润油水分离膜的研究进展,首先对比了真空过滤、多巴胺改性等MXenes油水分离膜制备方法,并分析了不同类型MXenes超浸润膜在油水分离过程中分离效率、循环使用性能及膜防污机理等.最后,对MXenes超浸润膜材料的发展方向和应用前景进行了展望.

二维过渡金属碳/氮化物基材料的制备及其锂离子电池中的应用研究进展

新型的二维过渡金属碳/氮化物(MXene)具有独特的结构和优异的特性,在锂离子电池上具有重要的应用价值。综合分析了MXene基材料的性质、制备方法以及在锂离子电池上的应用现状,并提出其未来在锂离子电池领域的发展趋势与挑战。

二维过渡金属碳/氮化合物复合纤维在智能可穿戴领域的应用进展

针对传统纤维难以满足当前智能可穿戴设备需求,现有复合纤维大都不能兼具导电性能好、力学性能优、储能特性强等问题,归纳总结了一种新型二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)复合纤维在智能可穿戴领域中的研究进展。首先从纤维制备角度介绍了MXene复合纤维的制备方法,包括涂覆法、双辊法、静电纺丝法和湿法纺丝法等,并分析了各种方法的优劣;然后对制备的MXene复合纤维在现阶段电磁屏蔽、超级电容器、柔性传感器等领域的应用进行系统介绍;最后对MXene复合纤维在智能可穿戴领域的未来发展进行展望,为新一代导电性高、力学性能优异、高能量储存复合纤维的研究提供新的思路。

二维过渡金属碳氮化合物的生物医学应用

二维过渡金属碳化物、氮化物及碳氮化合物(MXenes)是一类新兴的二维纳米材料。由于其独特的光、电、磁、热等物理化学性能,MXenes二维材料被广泛应用到能源储备、环境监测、化学催化等领域。由于其大的比表面积、优异的近红外吸收和组分可调换等性质,近年来在生物医学方面也得到了快速的发展。简要介绍了MXenes二维纳米材料的制备方法、表面修饰、生物应用(生物检测、生物成像、药物载体和肿瘤治疗)以及生物安全性研究,并对MXenes二维纳米材料在未来生物医学领域的发展进行了展望。

科研人员合成半导体型类MXene二维过渡金属碳化物材料

随着柔性透明电子技术的兴起,二维半导体材料近年来备受关注,特别是直接带隙特性使得这些二维结构有望应用在光电子学领域。在过去十年里,研究者们已相继发展出MoS2和磷烯等典型的具有直接带隙的二维半导体材料。然而,MoS2的带隙是层数依赖性的,直接带隙仅能在单层结构中实现。

二维过渡金属碳(氮)化物在生物传感器、抗菌载药和生物成像等领域的应用

背景:新兴的二维材料在众多研究领域已经成为了研究热点,过渡金属碳(氮)化物(MXene)二维材料具有优异的物理化学性质,其在能源、催化、生物等相关领域有了广泛的应用。目的:针对过渡金属碳(氮)化物在生物领域的目前发展及未来前景做一综述。方法:应用计算机在Web of Science、CNKI中国期刊全文数据库和中国万方数据库检索涉及过渡金属碳(氮)化物生物领域的相关研究,检索关键词为“Biomedical MXene,MXene Biosensor,MXene Synergistic Therapy;生物医用MXene;MXene生物传感器;MXene协同治疗”,检索时间设置为2011年3月至2020年5月。结果与结论:低细胞毒性、高比表面积、强而宽的近红外吸收使过渡金属碳(氮)化物家族成为生物医学应用中最有前景的材料之一。过渡金属碳(氮)化物结构中含有丰富的含氧基团,具有高度的功能化潜力,使过渡金属碳(氮)化物纳米片在生物医学领域表现出良好的性能。因此,过渡金属碳(氮)化物目前正在将其应用领域从机械、光学和电子领域扩展到生物医学领域。过渡金属碳(氮)化物在诊断成像、抗菌制剂、生物传感、药物传递等方面具有独特的潜力。虽然有研究表明过渡金属碳(氮)化物具有理想的短期生物相容性,但系统评估长期体内生物安全性对于扩大其生物医学应用至关重要。通过未来的研究,有望观察到过渡金属碳(氮)化物新家族的合成及其在生物医学科学中的光明前景。

氧化石墨烯和过渡金属碳/氮化合物固定化酶

二维纳米材料具有高机械强度和比表面积、大量表面官能团、良好的亲水性及生物相容性,是固定化酶的良好载体。本文选取经典的氧化石墨烯(GO)以及新型的过渡金属碳/氮化合物(MXenes),分别介绍了它们的制备方法和结构、物理和化学性质,综述了它们在固定化酶领域的应用研究,并进行了比较。文中指出:GO由石墨烯经化学氧化再剥离制得,MXenes由其前体经刻蚀制得,不同的氧化或刻蚀方法制得的材料在组成、结构、性能等方面存在差异。GO表面的可反应官能团更多,包括羟基、羧基和环氧基,故在固定化酶领域应用广泛。MXenes固定化酶则主要利用表面的羟基反应或负电荷吸附,目前主要用于制备生物传感器。最后指出这两种材料还存在制备效率低、纳米片易聚集、循环利用性差等问题。今后的发展方向是要开发更为简单和安全的材料制备方法,探索更为有效的插层和剥离手段以及改善固定化酶的回收策略,进一步推进二维纳米材料在固定化酶领域的应用。

二维晶体MXene的制备与性能研究进展

MXene是一种新型过渡金属碳化物二维晶体,具有和石墨烯类似的结构。化学式为M n+1X n,其中n=1、2、3,M为早期过渡金属元素,X为碳或氮元素。这一类材料可以通过氢氟酸解离层状陶瓷材料MAX相获得,具有优异的力学、电子、磁学等性能。MXene是一种很有前途的新型锂离子电池负极材料,可以用在新型复合材料增强体,可以作为高温润滑材料。这种材料在储能、电子、润滑等领域具有重要的应用价值。本文介绍了该类材料的制备方法、性能、潜在应用及其研究现状。

基于二维过渡金属材料的气体传感研究进展

基于二维过渡金属材料(MXene)突出的高导电性、高机械强度和强吸附性能,聚焦于二维MXene材料在气体传感领域的应用,重点概述了MXene的选择性刻蚀制备方法与理化性质(热/化学稳定性、机械性能、电学性能),总结了MXene及其复合材料在气体传感中的研究进展,分析了MXene气敏材料的传感机制,总结了二维MXene用于气敏领域在材料设计、传感机理等方面存在的机遇和挑战。

二维纳米材料MXenes的性质及应用研究进展

二维层状过渡金属碳/氮化物(MXenes)以其独特的晶体特征和结构特性受到越来越多的关注,尤其是在能源、催化、环境等领域的应用中体现出优异的性能。本文系统地综述MXenes独特的稳定性、机械性能、电子性质、磁性质、光学性质、热电性能、铁电及压电性质,同时总结分析MXenes在电池领域、电化学电容器领域及催化领域的应用所取得的最新进展及研究成果,最后对MXenes及其复合材料的未来发展前景及面临的挑战进行探讨。

二维材料MXene的制备与电学性能研究进展

具有层状结构的二维过渡金属碳/氮化物材料(MXene)因其优良的导电性、良好的亲水性以及丰富的表面化学结构得到了大部分研究者的关注。着眼于MXene的先进制备方法及过程展开综述,同时综述了其在电学方面(包括超级电容器,电池材料和电催化)的研究进展。在MXene超级电容器中相较于普通水系电解液,有机电解液或离子电解液往往可以提供更高的输出电压,进而产生更高的能量密度,同时溶剂的化学性质对MXene中分子/离子的排列也有着极大的影响。于MXene基电池材料而言,通过改变MXene薄片组装方式与电极制造方法制备的分层结构可以防止聚集再堆积,而引入阳离子空位的方法也可有效提高其作为电池材料时的性能。此外还论述了几种改善MXene基材料电催化水分解反应性能的策略。旨在综述MXene的制备,结构及其在电学方面的应用与优化,并对未来可研究的方向与可能面临的挑战进行探讨。

二维材料MXene及其超级电容器的研究进展

综述了二维过渡金属碳/氮化物(MXene)的研究现状及其在超级电容器中的发展趋势。对MXene的结构和物理化学性质进行了简单介绍,总结了几种MXene的合成方法,并对化学刻蚀法、碱式水热法、路易斯酸熔盐法、电化学法及少层MXene合成方法对MXene性能的影响进行了评述。介绍了通过离子插入、热处理、异原子掺杂、材料复合和3D组装来提高MXene在超级电容器中的性能,对这几种MXene性能改进方法的优势和不足进行了阐述。最后,对MXene的合成方法和其在超级电容器领域的研究进展进行了对比总结,指出了研究中存在的问题,并展望了MXene今后的研究方向。

二维材料Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene对氨气的气敏性能

气体传感器在疾病诊断和环境监测等应用中受到了广泛关注,二维材料为制备室温下工作的气体传感器提供了一个很有前景的平台。利用HF溶液腐蚀Ti_(3)AlC_(2)粉末获得的原始Ti_(3)C_(2)T_(x)粉末和Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片,利用扫描电子显微镜(SEM)图、X射线光电子能谱(XPS)和气敏特性分析,研究了Ti_(3)C_(2)T_(x)材料结构对氨气(NH_(3))气敏特性的影响。SEM结果表明,与原始Ti_(3)C_(2)T_(x)粉末相比,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片具有较薄的厚度,尺寸也较为均匀一致,且成膜性良好。气敏性能结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片传感器具有更高的灵敏度,对体积分数2×10^(-5)的NH_(3)的响应度提高了512.5%,且对NH_(3)表现出更低的检测下限(1×10^(-5))和良好的选择性,传感器实现了室温下对NH_(3)较高灵敏和较高稳定的检测。分析认为,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片高的比表面积、更多的表面活性附位点及较好的成膜性极大地提高了传感器对NH_(3)的气敏性能。该工作可为Ti_(3)C_(2)T_(x)基NH_(3)传感器件的开发提供一定的实验基础。

过渡金属掺杂氮基MXenes用于析氢反应的研究

二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)因其高比表面积、优异的热稳定性和高电导率而成为有前途的析氢反应(HER)催化剂。然而,只有少数MXenes材料在HER中显示出催化活性。本研究利用密度泛函理论(DFT)计算研究了过渡金属(LM)掺杂M_(2)NO_(2)型MXenes对其氢吸附吉布斯自由能(ΔG_(H)^(*))的影响及对HER催化活性的增强作用。结果表明,Zr_(2)NO_(2)和Ta_(2)NO_(2)具有成为HER活性催化剂的潜力。与未掺杂M_(2)NO_(2)相对较弱的HER活性相比,掺杂LM原子后MXenes的HER催化活性被有效提高。通过对MXenes的电子结构及其与氢原子相互作用的研究可知,不同LM原子的掺杂是通过改变O原子的Bader电荷分布,从而影响O-H键的强度,进而改善MXenes在HER中的催化性能。

纳米纤维素/二维碳基复合膜在电磁屏蔽领域的应用进展

金属材料(如金、铜、银等)被用作有效的电磁屏蔽材料,但其高密度和难加工特性使其在现代微电子产品中不受欢迎。近几年,高导电、轻质的还原氧化石墨烯(rGO)和过渡金属碳、氮化物(MXene)等二维碳基填料作为传统金属的理想替代品,和可持续的植物纳米纤维(CNF)复合制备电磁屏蔽材料备受关注。综述了电磁屏蔽材料的屏蔽机理及CNF/rGO和CNF/MXene复合膜的制备方法、屏蔽效能、应用方向和存在的问题,并展望屏蔽材料未来的发展趋势。

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选。文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测。

新型二维材料光催化与电催化研究进展

二维材料以其丰富多样的性能受到广泛关注。该类材料具有极高的比表面积,可以作为光催化剂和电催化剂,在环境领域和可再生能源领域具有较大的开发和应用前景。本文综述了三种新型二维材料的结构性能,即二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)、类石墨相氮化碳(g-C3N4)以及黑磷(BP)在光催化或电催化领域的研究进展及改性方式;对二维材料催化性能的改性进行了总结,并展望了今后的研究方向。