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2D MXene纳米片在肿瘤诊断和治疗中的研究进展
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作者 马雨薇 江涛 何泽来 《山东化工》 CAS 2023年第5期81-83,共3页
2D MXene纳米片有高效的光热转化效率和良好的生物安全性等特点,这些优势使其成为近年来肿瘤诊断治疗相关研究的热门材料。本综述介绍了2D MXene纳米片的结构、理化特征,重点介绍了其在光热治疗、药物递送、生物传感及成像等肿瘤诊断和... 2D MXene纳米片有高效的光热转化效率和良好的生物安全性等特点,这些优势使其成为近年来肿瘤诊断治疗相关研究的热门材料。本综述介绍了2D MXene纳米片的结构、理化特征,重点介绍了其在光热治疗、药物递送、生物传感及成像等肿瘤诊断和治疗方面的研究进展,讨论了2D MXene纳米材料在生物医学应用中面临的挑战。 展开更多
关键词 2D MXene 纳米片 光热治疗 药物递送 肿瘤诊断
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2D/2D超薄La_(2)Ti_(2)O_(7)/Ti_(3)C_(2)Mxene肖特基异质结用于高效光催化CO_(2)还原 被引量:1
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作者 王可 程淼 +7 位作者 王楠 张千一 刘懿 梁俊威 管杰 刘茂昌 周建成 李乃旭 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期146-159,共14页
CO_(2)的过量排放造成了全球生态系统的失衡,如温室效应、海洋酸化和极端天气频发等.CO_(2)作为一种储量丰富且可循环利用的碳一资源,利用光催化技术将其催化转化为包括一氧化碳和甲烷在内的碳氢燃料,为上述问题提供了一个很有前景的解... CO_(2)的过量排放造成了全球生态系统的失衡,如温室效应、海洋酸化和极端天气频发等.CO_(2)作为一种储量丰富且可循环利用的碳一资源,利用光催化技术将其催化转化为包括一氧化碳和甲烷在内的碳氢燃料,为上述问题提供了一个很有前景的解决方案.纳米片作为典型的二维材料,其厚度一般低至100 nm.此外,二维材料具有较大的比表面积、可调谐的端基官能团、出色的光学性能以及较好的导电性和柔韧性,在光催化领域受到了广泛关注.在半导体材料中,钛酸镧(La_(2)Ti_(2)O_(7))具有优良的氧化还原能力和良好的稳定性和耐久性,但与其他半导体类似,La_(2)Ti_(2)O_(7)的宽带隙性质决定了其只能利用波长较短的光,这极大地限制了其对太阳光的利用.为了增强光吸收能力,降低光生载流子的复合,本文通过溶剂热法在La_(2)Ti_(2)O_(7)纳米片上负载薄层Ti_(3)C_(2)MXene纳米片,设计制备了二维/二维(2D/2D)La_(2)Ti_(2)O_(7)/Ti_(3)C_(2)Mxene肖特基异质结复合材料,并用于增强光催化CO_(2)还原性能.研究发现,当Ti_(3)C_(2)MXene的负载量为3 wt%时,CO和CH4的产率是物理混合的La_(2)Ti_(2)O_(7)和Ti_(3)C_(2)MXene的4.6倍和11.4倍.飞秒瞬态吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,La_(2)Ti_(2)O_(7)/Ti_(3)C_(2)Mxene较好的光催化CO_(2)还原反应性能归因于高效电荷载流子迁移率和两组分接触界面之间形成了肖特基异质结的协同作用.原位红外漫反射光谱观察到的反应中间产物、紫外光电子能谱计算得到的功函数和原子层级的密度泛函理论计算得到的吉布斯自由能和差分电荷密度揭示了该体系光催化CO_(2)还原的机理、光催化反应的路径和产物选择性的由来.相比于单独的La_(2)Ti_(2)O_(7)和物理混合的La_(2)Ti_(2)O_(7)和Ti_(3)C_(2)MXene,2D/2D La_(2)Ti_(2)O_(7)/Ti_(3)C_(2)Mxene肖特基异质结复合材料表现出增强的光催化CO_(2)还原性能.引入Ti_(3)C_(2)MXene形成平面间2D/2D的异质结结构可作为电荷转移通道并促进电荷的快速分离,形成的肖特基结能够有效地抑制光生电子的回流,同时降低了光催化CO_(2)还原的反应势垒,最终促进了光催化CO_(2)还原过程.综上,本文详细阐述了肖特基异质结构中光催化性能增强的机理机制,并为设计和制造用于转化和利用二氧化碳的光催化剂及其探究光催化转化机理提供借鉴. 展开更多
关键词 钛酸镧 Ti_(3)C_(2)MXene 光催化CO_(2)还原 二维/二维 肖特基异质结
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二维材料Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene对氨气的气敏性能
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作者 刘志华 刘琭琭 韩丹 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第1期70-77,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene) 二维材料 纳米片 气体传感器 Ti_(3)C_(2)T_(x)
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新型二维层状材料MXene在光催化水处理应用中的研究进展
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作者 杨传玺 刘潇广 +7 位作者 高畅 王小宁 刘永林 董文平 刘琳 孙好芬 刘长青 王炜亮 《工业水处理》 CSCD 北大核心 2024年第1期22-31,共10页
光催化技术可以直接利用清洁的太阳能催化降解污染物,污染物矿化程度高,在环境修复和催化领域具有显著优势。金属氧化物作为光催化剂存在禁带宽度大、空穴-电子对复合率高等缺点限制了其应用。近年来,MXene由于具有良好的电子迁移能力... 光催化技术可以直接利用清洁的太阳能催化降解污染物,污染物矿化程度高,在环境修复和催化领域具有显著优势。金属氧化物作为光催化剂存在禁带宽度大、空穴-电子对复合率高等缺点限制了其应用。近年来,MXene由于具有良好的电子迁移能力、环境稳定性、层结构丰富和比表面积大等特点,在作为改性金属氧化物光催化剂上具有潜在优势。首先概述了MXene的制备方法,包括氢氟酸刻蚀法、氟化物刻蚀法、碱刻蚀法、盐酸水热刻蚀法、路易斯酸刻蚀法、电化学刻蚀法、化学气沉降法以及高温分解法等;其次介绍了MXene材料表面终端活性官能团、分散性和化学稳定性;然后综述了MXene/金属氧化物光催化剂的作用机理,包括金属氧化物光催化机理、MXene/金属氧化物光催化增强机理;然后介绍了MXene/金属氧化物光催化剂在光催化降解药物和染料领域的应用以及催化稳定性,最后对MXene/金属氧化物光催化剂存在的问题进行展望,以期能够为高效光催化剂的设计和水处理应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 光催化 二维材料 MXene 水处理
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Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene制备及在超级电容器中的应用研究进展 被引量:2
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作者 牛丽丽 王培 +2 位作者 张丽 刘彦彬 付凤艳 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第11期2183-2191,共9页
二维材料(2D)MXenes因其具有高比表面积、高导电率、可溶液加工等特性,作为超级电容器电极材料受到广泛关注。本文中总结了基于HF和氟化盐的刻蚀、基于碱的刻蚀、电化学刻蚀、路易斯酸熔融盐刻蚀等几种Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene的制备方法... 二维材料(2D)MXenes因其具有高比表面积、高导电率、可溶液加工等特性,作为超级电容器电极材料受到广泛关注。本文中总结了基于HF和氟化盐的刻蚀、基于碱的刻蚀、电化学刻蚀、路易斯酸熔融盐刻蚀等几种Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene的制备方法,综述了真空辅助过滤、阳离子自组装、逐层组装工艺、印刷工艺、组装MXene气凝胶和水凝胶等Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene基电极材料的组装策略及其在超级电容器的应用。研究表明,不同制备方法和电极组装策略将会影响电极材料的结构和电化学性能。对Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene的制备方法和电极组装策略进行了对比总结,指出了研究中存在的问题,并展望了MXene今后的研究方向。 展开更多
关键词 电极材料 二维材料 MXene Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene 超级电容器 电极 组装
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1D Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒/2D Ti_3C_(2)纳米片肖特基异质结的构建及光催化产氢性能研究 被引量:22
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作者 姜志民 陈晴 +3 位作者 郑巧清 沈荣晨 张鹏 李鑫 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第6期180-190,共11页
开发低成本的半导体光催化剂以实现可见光下高效、持久的光催化分解水产氢化是一个非常具有挑战性的课题。近年来,1D Mn_xCd_(1-x)S纳米结构由于载流子扩散路径短,长径比高,具有优异的光吸收、电荷分离和H_(2)析出活性,而广泛地应用在... 开发低成本的半导体光催化剂以实现可见光下高效、持久的光催化分解水产氢化是一个非常具有挑战性的课题。近年来,1D Mn_xCd_(1-x)S纳米结构由于载流子扩散路径短,长径比高,具有优异的光吸收、电荷分离和H_(2)析出活性,而广泛地应用在光催化H_(2)析出应用中。然而,单一的Mn_xCd_(1-x)S光催化剂仍然存在着一些缺点,如光生电子-空穴对的快速复合和量子效率低等。为了进一步促进光生电荷载流子的分离和H_(2)释放动力学,采用原位溶剂热法合成了Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒(MCSNRs)和Ti_3C_(2)MXene纳米片(NSs)之间的1D/2D肖特基异质结。采用各种表征方法深入地研究了金属Ti_3C_(2)MXene NSs在Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒上促进光催化H_(2)进化的关键作用和潜在机制。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、元素分布图和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,证实成功地构建了低成本的肖特基杂质结,并将其应用于光催化产氢反应中。此外,在Na_(2)SO_3和Na_(2)S混合牺牲剂溶液中,进行了光催化析氢反应。优化后的1D/2D肖特基异质结的最高析氢速率为15.73 mmol·g^(-1)·h^(-1),比纯MCS NRs(2.34 mmol·g^(-1)·h^(-1))高6.72倍。在420nm处获得了19.6%的表观量子效率(AQE)。稳定性测试结果表明,二元光催化剂具有良好的光催化稳性性及广阔的应用前景。更有趣的是,紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应和极化曲线谱都清楚地证实了MCS NRs和Ti_3C_(2)MXene纳米片之间的有效电荷分离。线性扫描伏安法(LSV)也表明,MXene助催化剂的加入可以显著降低纯MCS NRs的过电位,证实2D Ti_3C_(2)NSs可以作为电子导电桥梁,改善H_(2)析出动力学。总之,金属Ti_3C_(2)MXene NSs和MCS NRs之间的2D/1D杂化肖特基异质结不仅可以大大改善光生电子和空穴的分离,而且可以减少H_(2)析出过电位,从而显著提高光催化产氢活性。希望本文的研究能为低成本肖特基异质结的构建提供新的思路,为光催化H_(2)生产的实际应用提供参考。 展开更多
关键词 光催化产氢 1D Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒 Ti_3C_(2)Mxene纳米片 2D/1D肖特结 太阳燃料
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剥离的碳化钛(d-Ti3C2Tx)纳米片吸波性能 被引量:9
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作者 何朋 蔡永珠 曹茂盛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期75-80,87,共7页
目的研究剥离的碳化钛(d-Ti3C2Tx)纳米片的吸波性能。方法利用HCl/LiF刻蚀,通过高速离心的方法得到d-Ti3C2Tx纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)分析d-Ti3C2Tx的物相组成。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对d-Ti3C2Tx进行形貌分... 目的研究剥离的碳化钛(d-Ti3C2Tx)纳米片的吸波性能。方法利用HCl/LiF刻蚀,通过高速离心的方法得到d-Ti3C2Tx纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)分析d-Ti3C2Tx的物相组成。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对d-Ti3C2Tx进行形貌分析。利用原子力显微镜(AFM)测量了d-Ti3C2Tx纳米片的厚度。利用矢量网络分析仪(VNA)测试了d-Ti3C2Tx纳米片与石蜡复合材料X波段的电磁参数。利用Cole-Cole图分析了复合材料的损耗来源,并通过电磁参数计算分析了d-Ti3C2Tx的吸波性能。结果d-Ti3C2Tx纳米片与石蜡复合材料的介电实部/虚部随着d-Ti3C2Tx浓度的增加而增大,极化的增强和电导网络的扩大是导致复合材料介电实部/虚部增加的主要原因。Cole-Cole图分析表明,复合材料中存在多种类型的极化,这分别是由缺陷、官能团和界面等引起的多重弛豫极化。吸波性能分析表明,通过改变d-Ti3C2Tx浓度,可以调控复合材料的吸波性能。当填充量达到15%时,吸波性能最佳。其在厚度为4 mm下最小反射损耗为−20.1 dB,相应的微波吸收带宽(<‒10 dB)为1.9 GHz。结论d-Ti3C2Tx/石蜡复合材料表现了优异的微波吸收性能,且通过改变d-Ti3C2Tx浓度,可以调控d-Ti3C2Tx复合材料的微波吸收性能。 展开更多
关键词 MXene 纳米片 电磁特性 微波吸收 极化
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Ultra-lightweight Ti3C2Tx MXene modified separator for Li–S batteries:Thickness regulation enabled polysulfide inhibition and lithium ion transportation 被引量:13
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作者 Nuo Li Ying Xie +2 位作者 Shuting Peng Xiang Xiong Kai Han 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期116-125,共10页
The practical application of lithium–sulfur(Li–S)batteries is limited by the easy dissolution of polysulfides in the electrolyte,resulting in the lithium polysulfide(LPS)shuttle effect.Several two-dimensional(2D)mat... The practical application of lithium–sulfur(Li–S)batteries is limited by the easy dissolution of polysulfides in the electrolyte,resulting in the lithium polysulfide(LPS)shuttle effect.Several two-dimensional(2D)materials with abundant active binding sites and high surface-to-volume ratios have been developed to prepare functional separators that suppress the diffusion of polysulfides.However,the influence of modified layer thickness on Li+transport has not been considered.Herein,we synthesized individual and multilayered 2D Ti3C2Tx MXene nanosheets and used them to fabricate a series of Ti3C2Tx-PP modified separators.The separators had mass loadings ranging from 0.16 to 0.016 mg cm-2,which is the lowest value reported for 2D materials to the best of our knowledge.The corresponding reductions in thickness ranged from 1.2μm to 100 nm.LPS shuttling was effectively suppressed,even at the lowest mass loading of 0.016 mg cm-2.Suppression was due to the strong interaction between LPS intermediates and Ti atoms and hydroxyl functional groups on the separator surface.The lithium-ion diffusion coefficient increased with the reduction of Ti3C2Tx layers on the separator.Superior cycling stability and rate performance were attained when the separator with a Ti3C2Tx-PP mass loading of 0.016 mg cm-2 was incorporated into a Li–S battery.Carbon nanotubes(CNTs)were introduced into the separators to further improve the electrical and Li+ionic conductivity in the cross-plane direction of the 2D Ti3C2Txlayers.With the ultralightweight Ti3C2Tx/CNTs modified PP separator,the cell maintained a capacity of 640 m Ah g-1after 200cycles at 1C with a capacity decay of only 0.079%per cycle. 展开更多
关键词 Lithium SULFUR BATTERIES SEPARATOR MXene Thicknesses 2D materials
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自支撑二维Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)薄膜电化学性能 被引量:3
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作者 武伟 王恩会 +1 位作者 杨涛 侯新梅 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期808-815,共8页
采用LiF‒HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti3AlC2得到Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的... 采用LiF‒HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti3AlC2得到Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能.研究显示:当电解液为H2SO4,MXene薄膜的厚度为6.6μm时,在5 mV·s^(−1)扫速下质量比电容达到228 F·g^(−1);同时随着扫速从5 mV·s^(−1)提升至100 mV·s^(−1)时,电容保持率为51%,是40.2μm厚度MXene薄膜电极的3倍.该研究展示酸性电解液和较薄的薄膜厚度有利于提高MXene材料基超级电容器的性能. 展开更多
关键词 MXene 二维材料 薄膜 电化学性能 电解液 厚度
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二维Ti3C2TxMXene材料的制备与工艺优化 被引量:2
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作者 张庆萧 张昉 《上海师范大学学报(自然科学版)》 2020年第5期554-560,共7页
二维(2D)过渡金属碳/氮化物(MXene)材料是当前最受关注的二维材料之一,其中二维碳化钛(Ti3C2Tx MXene)材料的研究最为广泛。该材料目前主要通过刻蚀三元碳化物或氮化物(MAX相)后进一步插层得到,因此MAX相材料的纯度和制备工艺条件直接... 二维(2D)过渡金属碳/氮化物(MXene)材料是当前最受关注的二维材料之一,其中二维碳化钛(Ti3C2Tx MXene)材料的研究最为广泛。该材料目前主要通过刻蚀三元碳化物或氮化物(MAX相)后进一步插层得到,因此MAX相材料的纯度和制备工艺条件直接决定了Ti3C2Tx MXene材料的物化性质。主要完成了不同Ti3AlC2 MAX相材料的筛选,选择氢氟酸(HF)刻蚀,并优化了不同的插层方法,制备了一系列Ti3C2Tx MXene材料。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征,确定使用原位锂离子(Li^+)插层法可有效获得单层Ti3C2Tx MXene材料。制备的单层Ti3C2Tx MXene材料的表面平整,片径约为150 nm,厚度约为2 nm。同时,创新性地采用涡旋震荡辅助材料分层,极大地缩短了超声时间,提高了单层Ti3C2Tx MXene材料的产率(可达70%),并且可以避免材料氧化,为Ti3C2Tx MXene材料未来应用提供了新方法。 展开更多
关键词 二维(2D)材料 Ti3C2Tx MXene 单层 涡旋振荡
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Ti_(2)CMXene的宽带饱和吸收
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作者 左世一 刘佳 高亚臣 《黑龙江大学工程学报》 2022年第3期57-61,共5页
利用Z-扫描技术研究了Ti_(2)C的非线性吸收。实验结果表明,在不同强度的500 nm激光下,Ti_(2)C总是显示出饱和吸收(SA),并且饱和吸收随着激光强度的增加而增加。此外,还研究了激光波长对Ti_(2)C的非线性吸收的影响。研究发现,Ti_(2)C在... 利用Z-扫描技术研究了Ti_(2)C的非线性吸收。实验结果表明,在不同强度的500 nm激光下,Ti_(2)C总是显示出饱和吸收(SA),并且饱和吸收随着激光强度的增加而增加。此外,还研究了激光波长对Ti_(2)C的非线性吸收的影响。研究发现,Ti_(2)C在不同波长(450、475、500、532、550、600 nm)的激光作用下均为饱和吸收,并且在532 nm处,饱和吸收最强。利用基态等离子体漂白分析讨论了饱和吸收的机制。研究表明Ti_(2)C纳米片表现出宽带饱和吸收,可以用于激光器锁模。 展开更多
关键词 非线性吸收 Z-扫描 二维材料 二维过渡金属碳化物
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Recent progress in 2D materials for flexible supercapacitors 被引量:11
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作者 Yan Han Yu Ge +2 位作者 Yunfeng Chao Caiyun Wang Gordon G.Wallace 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第1期57-72,共16页
High performance supercapacitors coupled with mechanical flexibility are needed to drive flexible and wearable electronics that have anesthetic appeal and multi-functionality. Two dimensional(2D) materials have attr... High performance supercapacitors coupled with mechanical flexibility are needed to drive flexible and wearable electronics that have anesthetic appeal and multi-functionality. Two dimensional(2D) materials have attracted attention owing to their unique physicochemical and electrochemical properties, in addition to their ability to form hetero-structures with other nanomaterials further improving mechanical and electrochemical properties. After a brief introduction of supercapacitors and 2D materials, recent progress on flexible supercapacitors using 2D materials is reviewed. Here we provide insights into the structure–property relationships of flexible electrodes, in particular free-standing films. We also present our perspectives on the development of flexible supercapacitors. 展开更多
关键词 2D materials Flexible supercapacitors Graphene Molybdenum disulfide MXenes
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MoS_(2)/Mxene复合材料的制备及其中性析氧电催化性能
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作者 王思弘 郭萃萍 宋钫 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第11期957-964,共8页
动力学缓慢的析氧反应是目前利用可再生能源进行水分解产氢的瓶颈,因此低成本的高效稳定析氧电催化剂是提高产氢效率的关键,发展适用于中性条件的析氧电催化剂则是未来研究趋势。发现水热法合成的MoS_(2)/二维碳化钛(Mxene)复合材料是... 动力学缓慢的析氧反应是目前利用可再生能源进行水分解产氢的瓶颈,因此低成本的高效稳定析氧电催化剂是提高产氢效率的关键,发展适用于中性条件的析氧电催化剂则是未来研究趋势。发现水热法合成的MoS_(2)/二维碳化钛(Mxene)复合材料是一种高效稳定的中性析氧电催化剂,在0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.2)中达到10 mA·cm^(-2)的电流密度,MoS_(2)量子点(QD)/Mxene仅需480 mV的过电势,比贵金属IrO_(2)催化剂降低了174 mV,在30次电化学循环伏安法活化过程中表现出优异的稳定性,旋转环盘电极测试表明其活化后的法拉第效率较高(92%)。进一步对比两类不同结构的复合材料MoS_(2)QD/Mxene和MoS_(2)纳米片/碳化钛(MoS_(2)NS/Mxene)的电催化性能和复合结构,证实了二维Mxene和MoS_(2)材料的复合界面作用是提高MoS_(2)析氧活性的关键。本研究结果不仅展示了一种新型的可在中性条件下稳定工作的高效复合析氧电催化材料,同时也为高效复合析氧电催化材料的优化和设计提供参考。 展开更多
关键词 复合材料 纳米片(NS) 析氧反应 二维碳化钛(Mxene) 电催化剂
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Integration of 2D layered CdS/WO_(3) S-scheme heterojunctions and metallic Ti_(3)C_(2) MXene-based Ohmic junctions for effective photocatalytic H_(2) generation 被引量:18
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作者 Junxian Bai Rongchen Shen +3 位作者 Zhimin Jiang Peng Zhang Youji Li Xin Li 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期359-369,共11页
The rapid recombination of photo-generated electron-hole pairs,insufficient active sites,and strong photocorrosion have considerably restricted the practical application of Cd S in photocatalytic fields.Herein,we desi... The rapid recombination of photo-generated electron-hole pairs,insufficient active sites,and strong photocorrosion have considerably restricted the practical application of Cd S in photocatalytic fields.Herein,we designed and constructed a 2D/2D/2D layered heterojunction photocatalyst with cascaded 2D coupling interfaces.Experiments using electron spin resonance spectroscopy,ultraviolet photoelectron spectroscopy,and in-situ irradiation X-ray photoelectron spectroscopy were conducted to confirm the 2D layered CdS/WO_(3) step-scheme(S-scheme)heterojunctions and CdS/MX ohmic junctions.Impressively,it was found that the strong interfacial electric fields in the S-scheme heterojunction photocatalysts could effectively promote spatially directional charge separation and transport between CdS and WO_(3) nanosheets.In addition,2D Ti_(3)C_(2) MXene nanosheets with a smaller work function and excellent metal conductivity when used as a co-catalyst could build ohmic junctions with Cd S nanosheets,thus providing a greater number of electron transfer pathways and hydrogen evolution sites.Results showed that the highest visible-light hydrogen evolution rate of the optimized MX-Cd S/WO_(3) layered multi-heterostructures could reach as high as 27.5 mmol/g/h,which was 11.0 times higher than that of pure CdS nanosheets.Notably,the apparent quantum efficiency reached 12.0% at 450 nm.It is hoped that this study offers a reliable approach for developing multifunctional photocatalysts by integrating S-scheme and ohmic-junction built-in electric fields and rationally designing a 2D/2D interface for efficient light-to-hydrogen fuel production. 展开更多
关键词 Photocatalytic hydrogen evolution 2D layered S-scheme heterojunction CdS nanosheets WO_(3)nanosheets Ti_(3)C_(2)MXene-based ohmic junctions Cascade 2D coupling interfaces
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层状二维MXene及其复合材料在储能领域的研究进展 被引量:3
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作者 陈逸兴 杨梦召 +1 位作者 孙博雅 顾佳俊 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第6期700-704,共5页
MXene凭借其独特的理化性质在电化学储能领域展现出了优异的性能和广阔的应用前景。介绍了MXene的结构、制备方法和电子特性,阐述了MXene在储能器件中的应用并分析了层间距、自堆叠、表面官能团等因素对其储能性能的影响。讨论了MXene... MXene凭借其独特的理化性质在电化学储能领域展现出了优异的性能和广阔的应用前景。介绍了MXene的结构、制备方法和电子特性,阐述了MXene在储能器件中的应用并分析了层间距、自堆叠、表面官能团等因素对其储能性能的影响。讨论了MXene与碳材料、聚合物、金属及金属氧化物、过渡金属硫属化物等不同组分的复合,并对MXene基复合材料在储能领域的研究进行了展望。 展开更多
关键词 MXene 二维材料 复合材料 电化学储能
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MXene材料的合成方法及其作为锂金属负极宿主的应用综述
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作者 李峰 赵振新 +2 位作者 陈续 李文奕 王晓敏 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期725-742,共18页
锂金属直接用作负极时,在循环过程中面临枝晶生长和体积膨胀的问题,导致固态电解质界面(SEI)层断裂和重复形成,消耗活性物质和电解质,进而降低电池的库仑效率并导致容量快速衰减。设计具有快速传质和足够存储空间的基体是促进锂的均匀... 锂金属直接用作负极时,在循环过程中面临枝晶生长和体积膨胀的问题,导致固态电解质界面(SEI)层断裂和重复形成,消耗活性物质和电解质,进而降低电池的库仑效率并导致容量快速衰减。设计具有快速传质和足够存储空间的基体是促进锂的均匀沉积、减少SEI重复生长和死锂形成的有效方法。具有二维层状结构的MXenes由于具有优异的导电性、可调控的层间距、丰富的亲锂表面官能团和优异的机械性能而被认为是良好的锂金属宿主。本综述首先总结了MXenes的多种合成方法,包括借助外部试剂蚀刻前驱体MAX相、化学气相沉积、UV诱导蚀刻和机械化学等方法。不同的合成方法会形成不同表面官能团和层状结构的MXene,进而影响锂金属的成核和生长行为。随后,介绍了纯MXene,MXene-碳杂化物和MXene-非碳杂化物在锂金属负极宿主中的应用,主要关注其缓解锂金属负极体积变化并抑制锂枝晶生长方面的性能。最后,对一些改性策略和潜在的研究方向进行了总结和展望。 展开更多
关键词 MXene 2D结构 合成 锂金属负极 锂宿主
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二维MXene纳米通道膜的制备及分离性能
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作者 汪波 孙阔 +3 位作者 张岗 孙春意 王雪玲 董应超 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期20-27,共8页
水资源短缺是制约社会和工业发展的关键挑战之一,二维(2D)纳米材料构筑的分离膜在水处理领域表现出潜在的应用前景,具有良好的分离性能和可调控的微结构.为了解决二维材料膜存在的制备困难和易溶胀等问题,本研究以多孔氧化铝(Al_(2)O_(... 水资源短缺是制约社会和工业发展的关键挑战之一,二维(2D)纳米材料构筑的分离膜在水处理领域表现出潜在的应用前景,具有良好的分离性能和可调控的微结构.为了解决二维材料膜存在的制备困难和易溶胀等问题,本研究以多孔氧化铝(Al_(2)O_(3))为载体,利用真空抽滤技术引入孔径为0.34μm的改性碳纳米管(CNTs)过渡层,为膜层制备提供更多结合位点和静电结合力,在此过渡层上采用真空抽滤-热交联(180℃)技术制备出了二维MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料分离膜,尽管热交联降低了纳米通道尺寸和渗透性,但提高了抗溶胀性.所制备MX-180膜纳米通道尺寸为5.0A,在0.1至0.5 MPa压力下的纳滤测试中,MXene膜的纯水渗透量为8.3±2.5L/(m^(2)·h·MPa),对KCl、NaCl、MgCl_(2)和四环素截留率达到67.87%、79.99%、85.66%和91.34%,具有良好的分离性能和抗溶胀稳定性. 展开更多
关键词 水处理 二维材料膜 MXene纳米通道膜 抗溶胀 脱盐 新污染物
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新型二维晶体MXene的研究进展 被引量:24
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作者 孙丹丹 胡前库 +3 位作者 李正阳 王李波 周爱国 吴庆华 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2950-2956,共7页
MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮,n=1、2、3。目前制备的MXene表面均附有官能团,因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式。研究发现,MXene具有良好的导电性、透光性、磁性、低温... MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮,n=1、2、3。目前制备的MXene表面均附有官能团,因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式。研究发现,MXene具有良好的导电性、透光性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能。本文通过总结MXene结构和性能等方面最新的实验和理论研究成果,分析了该体系目前存在的问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向。 展开更多
关键词 MXene二维晶体 理论计算 制备 性能 应用
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具有水下超疏油性能的MXene高效油水分离膜 被引量:7
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作者 张建会 周晋雅 +4 位作者 林海波 李湛 方千荣 薛铭 裘式纶 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期624-631,共8页
基于二维材料MXene(Ti_3C_2T_x)的化学组成和纳米片状结构,在不锈钢网上制备了具有MXene微纳结构表面的新型亲水和水下超疏油分离膜.对于不同类型的油-水混合物,该膜材料可实现重力驱动的高效油水分离,收集的水中残油量小于4 mg/L,具有... 基于二维材料MXene(Ti_3C_2T_x)的化学组成和纳米片状结构,在不锈钢网上制备了具有MXene微纳结构表面的新型亲水和水下超疏油分离膜.对于不同类型的油-水混合物,该膜材料可实现重力驱动的高效油水分离,收集的水中残油量小于4 mg/L,具有高分离效率(>99. 99%),水通量高达57. 52 L·m^(-2)·s^(-1).此外,经高温处理和多种有机溶剂浸泡后MXene膜仍具有高效的油水分离性能,并表现出优异的稳定性和循环性. 展开更多
关键词 二维纳米片 MXene膜 水下超疏油性 油水分离
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MXenes及MXenes复合材料的制备及其在能量存储与转换中的应用(英文) 被引量:4
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作者 武卫明 张长松 +1 位作者 侯绍刚 杨树斌 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期317-327,共11页
综述了新型过渡金属碳化物和/或氮化物(MXenes)二维纳米材料的合成及其在电化学能源存储与转换中应用的研究进展,这些应用可以分为如下三类:二次电池、超级电容器以及电化学催化。由于具有二维结构、金属导电性、亲水性表面以及其它优点... 综述了新型过渡金属碳化物和/或氮化物(MXenes)二维纳米材料的合成及其在电化学能源存储与转换中应用的研究进展,这些应用可以分为如下三类:二次电池、超级电容器以及电化学催化。由于具有二维结构、金属导电性、亲水性表面以及其它优点,MXene二维纳米材料在这些应用领域展示了良好的性能,而且还可以通过嵌入、复合、掺杂、组装等方法来进一步提高其电化学性能。本文为新型MXenes以及相关材料的开发、合成和应用提供了思路,这种新型MXenes材料可以用于能量存储与转换、电子和催化等领域。 展开更多
关键词 MXene 二维结构 锂离子电池 超级电容器
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