Förberedelser, egenskaper och tillämpning av MXen/ polymerfilmer

Som ett nytt tvådimensionellt material har övergångsmetallkol/nitrid (Mxen) rapporterats för första gången sedan 2011 och har snabbt väckt uppmärksamheten hos vetenskapliga forskare på grund av dess utmärkta egenskaper. Mxen består av N+1 -skikt av övergångsmetallatomer (M) och N -skikt av kol eller kväve (X), och dess allmänna formel kan skrivas som Mn+1xntx, där N är 1, 2 eller 3, som representerar den Atomiska arrangemangstyper av tre mxenmaterial, T hänvisar till den funktionella gruppen som är bunden till materialets yta. På grund av systemets rika kemiska sammansättning har mer än 30 slags mxen framgångsrikt beredts, och teoretiska beräkningar visar att det fortfarande finns många möjliga Mxen som ska utvecklas. På grund av de unika fysiska och kemiska egenskaperna hos Mxen har den breda tillämpningsmöjligheter inom katalys, avkänning, energilagring och andra fält. Studier har visat att mxen är benägen att oxidativ nedbrytning i den naturliga miljön, vilket begränsar utvecklingen av mxenmaterial. Kompositen av mxen med andra material kan effektivt förbättra miljöstyrka för mxen och ytterligare utöka sitt praktiska tillämpningsområde. Bland dem har polymeren fördelarna med enkel beredning, lågt pris och justerbar funktion och kombinationen av polymer och mxen för att förbereda kompositfilmer har blivit en av de nuvarande forskningshotningarna, som förväntas inse den storskaliga tillämpningen av mxene Material i industriproduktion

Bild 1. Sammanfattning av beredningsmetoder och relaterade tillämpningar av Mxen/ polymerfilmer: Storleken på cirkeldiagrammet representerar andelen papper relaterade till beredningsmetoder och praktiska tillämpningar i totala publicerade artiklar.

Nyligen publicerade forskarteamet i Zhang Han, utmärkt professor vid Shenzhen University, ett papper med titeln "Mxene/ Polymer Membranes: Synthesis, Properties and Emerging Applications" för första gången sammanfattade systematiskt beredningen, egenskaperna och praktiska tillämpningar av mxen/ polymer filmer. Denna översyn är uppdelad i sex delar: (1) syntesmetoderna för mxenkropp: selektiv etsning av max- eller icke-max-föregångare och bottom-up CVD-tillväxtmetod; (2) studera egenskaperna hos mxen: elektroniska egenskaper, mekaniska egenskaper och stabilitet; (3) Beredningsmetoder för Mxene/ polymerfilmer: Vakuumassisterad filtrering (VAF), lösningsfilm (DC), Hot Pressing Film (HP), lager självmontering, elektrospinning och elektrokemisk deposition, etc. (4) Egenskaper för mxen / Polymerfilmer: Mekaniska egenskaper, termiska egenskaper, elektriska egenskaper och gasbarriär; (5) Praktiska tillämpningar av Mxen/ polymerfilmer: filtermedium, elektromagnetisk skärmning, sensorer, superkondensatorer och nanogeneratorer; (6) Utmaningar och möjligheter för utveckling av Mxene/ polymerfilmer: Beredningsprocessen för Mxen/ polymerfilmer sammanfattas för att ge idéer för utformningen av nya Mxen/ polymerfilmer. Till exempel realiseras den kvantitativa beredningen av Mxen/ polymerfilmer genom att lägga till ointerkalerade mxenblock i polymerisationsprocessen; Genom att upprätta en lämplig modell studerades mekanismen för mxen och polymer och i kombination med de experimentella resultaten avslöjades effekten av den synergistiska effekten av mxen och polymer på egenskaperna hos mxen/ polymerfilmer. För närvarande används det relativt mogna Ti3C2 -materialet huvudsakligen vid framställningen av Mxen/ polymerfilmer. Med tanke på mångfalden av mxenmaterial kan införandet av andra element Mxenmaterial undersökas, kombinerat med mångsidigheten i själva polymeren, för att uppnå framställning av högpresterande Mxen/ polymerfilmer.

Granskningsdokumentet publicerades nyligen i Materials Chemistry. Den första författaren är Dr. Lingfeng Gao, en postdoktor vid Shenzhen University, och motsvarande författare är Zhang Han, utmärkt professor vid Joint Laboratory of Optoelectronic Science and Technology of Two-Dimensional Materials vid Shenzhen University. Detta arbete har stöttats av National Natural Science Foundation of China, Postdoktoral Science Foundation of China, Science and Technology Plan Project i Guangdong -provinsen och Science and Technology Innovation Fund i Shenzhen.