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。

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/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。

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。

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。

新型二维过渡金属碳化物研究进展

二维过渡金属碳化物(MXene)类似石墨烯结构,具有良好的导电性、延展性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能。总结近年来MXene结构和性能等方面的研究成果,分析了研究中的重点、难点问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向。

二维过渡金属碳化物(Ti_(3)C_(2)T_(x))对棉针织物的功能整理及其性能分析

为拓展二维过渡金属碳化物(MXene)在纺织品中的应用,基于LiF/HCl选择性刻蚀作用原理,以Ti_(3)AlC_(2)为前驱体,制备出二维纳米材料Ti_(3)C_(2)T_(x)。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱衍射仪、紫外-可见吸收光谱仪等对Ti_(3)C_(2)T_(x)表面形貌、结构、化学组成进行表征。采用浸轧-预烘-焙烘工艺将Ti_(3)C_(2)T_(x)整理到织物上,优化了整理工艺,并研究了织物的防紫外线及导电性能。结果表明:当Ti_(3)C_(2)T_(x)质量浓度为8 g/L,轧余率为100%,浸渍40 min,150℃焙烘3 min时,经过4次重复整理后,织物表面电阻达到最低值0.602 kΩ/□,此时Ti_(3)C_(2)T_(x)质量分数为1.25%;经过数次整理的织物有极好的防紫外线性能,紫外线防护系数达到500;整理后织物能保持良好的透气性,整理5次的织物经过20次水洗后表面电阻低于5 kΩ/□。

二维过渡金属碳化物的结构、电磁特性及微波吸收性能

二维(2D)过渡金属碳化物(MXenes)具有完美的层状结构、超高导电性和易调控的活性表面,这些优点使其在微波吸收和电磁屏蔽应用中表现出极大的吸引力。本文综述了2D MXene基材料的结构、电磁特性和微波吸收性能,并分析了目前该材料面临的主要问题和未来的发展趋势。

过渡金属碳化物Ti_(3)C_(2)T_(x)的制备及其电磁屏蔽性能研究

二维过渡金属碳化物(MXene)具有优异的导电性、良好的柔韧性和亲水性等特点,其中Ti_(3)C_(2)T_(x)在电磁波屏蔽领域研究广泛。Ti_(3)C_(2)T_(x)是通过选择性刻蚀MAX相Ti 3AlC 2中Al元素后进一步剥离得到,因此刻蚀和剥离工艺直接决定了Ti_(3)C_(2)T_(x)的物化性质。采用LiF/HCl选择性刻蚀前驱体Ti 3AlC 2,优化刻蚀时间和剥离时间,制备了单/少层Ti_(3)C_(2)T_(x)。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)等对Ti_(3)C_(2)T_(x)表面形貌、化学组成进行表征,并通过矢量网络分析仪(VNA)和四探针测试仪等研究了Ti_(3)C_(2)T_(x)的电磁屏蔽效能及导电性能。结果表明,采用LiF/HCl选择性刻蚀法能够有效制备单/少层Ti_(3)C_(2)T_(x),在刻蚀时间为48 h,超声剥离时间为50 min时,获得的Ti_(3)C_(2)T_(x)薄膜电磁屏蔽性能最高达到52.5 dB,电导率可达7342.1 S/m。同时,Ti_(3)C_(2)T_(x)自支撑薄膜在低厚度下绝对屏蔽效能达18347.65 dB cm^(2)g^(-1),表现出优异的电磁屏蔽性能。

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。

开发新型二维过渡金属碳化物前景佳

新型二维过渡金属碳化物,其母体是具有三元层状化合物的三元层状陶瓷材料,其结构与石墨烯类似,具有优良的导电性、磁性、低温热电性、延展性以及能量存储等众多特异性能,在电池、能量存储、催化、复合材料、液晶显示、表面等离子技术、环境污染处理等许多领域的应用和研发前景广阔.

Ti基MXenes表面氮气还原机理的第一性原理研究

基于第一性原理,计算二维过渡金属碳氮化物(MXenes)Ti_(2)CT_(2)和Ti_(3)C_(2)T_(2)(T=O^(*)或OH^(*))催化剂表面N_(2)吸附前后的态密度(DOS)、反应中间结构的吉布斯自由能(△G)、差分电荷(CDD)、功函数φ及活化能(E_(a)),探究OH^(*)终端MXene表面发生N_(2)还原反应(NRR)反应的机制。结果发现:N_(2)在Ti_(2)CO_(2)和Ti_(3)C_(2)O_(2)表面发生物理吸附(△q≈0e),在Ti_(2)C(OH)_(2)和Ti_(3)C_(2)(OH)_(2)表面发生化学吸附(△q>0.2e),Ti_(2)CO_(2)(η_(NRR)=2.13 V)和Ti_(3)C_(2)O_(2)(η_(NRR)=2.03 V)催化剂由于过高的加氢过电位(η_(NRR))而不利于发生NRR;Ti_(2)C(OH)_(2)和Ti_(3)C_(2)(OH)_(2)表面可在起始步骤N_(2)吸附时提供H原子,并通过Enzymatic机制发生NRR,相应的ηNRR分别降至0.29,0.38 V;此外,η_(NRR)与功函数φ存在ηNRR=0.44φ−0.71函数关系,线性相关系数(R^(2))为0.97,两者存在较大的线性相关性;在^(*)OH终端与^(*)O终端表面N 2p轨道和O 2p轨道能级杂化强度不同,导致OH^(*)MXene的NRR活性不同。由此认为,N_(2)在Ti_(2)C(OH)_(2)和Ti_(3)C_(2)(OH)_(2)表面的N_(2)通过“N_(2)+2^(*)H=^(*)N_(2)H_(2)”进行吸附,然后沿Enzymatic机制进行NRR。

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。

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。

锂二次电池MXenes基电极的研究进展

二维(2D)过渡金属碳氮化合物(MXenes)的合成方法主要可分为刻蚀法、化学转化法和自下而上构造法;重点介绍MXenes基电极在锂二次电池中的研究进展;分析MXenes目前大批量合成手段单一、原材料价高的问题;展望在具有更高导电性、更高比容量的锂离子电池中的应用。

二维碳化物在柔性电磁吸波领域的研究进展

针对传统电磁屏蔽材料因反射电磁波导致二次污染,现有吸波材料厚重、易腐蚀、柔韧性差、吸波频带窄等问题,归纳总结了新型二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)及其柔性复合材料在吸波领域的应用研究。分析了MXene所具有的本征缺陷、官能团、高导电率、大的比表面积对吸波性能的影响,提炼出MXene及其柔性复合材料的吸波机制。指出MXene及其柔性复合材料可以通过改变化合物结构和形态结构、层层自组装、复合改性等方法,制备以吸收电磁波为主的电磁屏蔽材料,为新一代轻质超薄、柔性宽频、吸收型电磁屏蔽材料的发展及其在便携可穿戴电子设备上的应用提供了研究方向。

三维一体针织结构超级电容器的储能性能

为提高能源储存器件的柔韧性及安全性,开发柔性可穿戴三维一体储能设备。制备二维过渡金属碳化物Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)/锌(Zn)三维一体针织结构超级电容器(ZSC)。通过透射电子显微镜和X射线衍射仪对MXene纳米片微观形貌和涂层情况进行表征,利用电化学工作站探究其储能性能。结果表明,ZSC具有优异的倍率性能,在电流密度为1 mA/cm^(2)时,ZSC面积电容为345.56 mF/cm^(2)。分析超级电容器的储能机制为负极侧的可逆Zn沉积/剥离和正极离子吸附/解吸。经过10000次充放电循环,ZSC仍具有93.51%的电容保持率和92.43%的库伦效率,且能量密度为25.05μW·h/cm^(2)时,功率密度为10 mW/cm^(2)。ZSC在空气中放置30 d,其储能性能保持稳定,表现出良好的电化学耐久性与稳定性。

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。

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。