MXenes
этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( июнь 2024 г. ) |
В материаловедении , MXenes собой класс двумерных неорганических соединений наряду с MBenes , которые состоят из атомарно тонких слоев карбидов представляют нитридов или карбонитридов переходных металлов. MXenes принимают различные гидрофильные окончания. [1] [2] О первом MXene было сообщено в 2011 году. [1]
Структура
[ редактировать ]
Синтезированные MXenes, полученные с помощью высокочастотного травления, имеют морфологию, подобную аккордеону , которую можно назвать многослойным MXene (ML-MXene) или малослойным MXene (FL-MXene), если слоев меньше пяти. Поскольку поверхности MXenes могут оканчиваться функциональными группами, можно использовать соглашение об обозначении M n+1 X n T x , где T представляет собой функциональную группу (например, O, F, OH, Cl). [2]
Моно переход
[ редактировать ]MXenes принимают три структуры с одним металлом в М-сайте, унаследованные от родительских фаз MAX : M 2 C, M 3 C 2 и M 4 C 3 . Их производят путем селективного вытравливания элемента A из фазы MAX или другого слоистого предшественника (например, Mo 2 Ga 2 C), который имеет общую формулу M n+1 AX n , где M — ранний переходный металл, A — элемент из группы 13 или 14 таблицы Менделеева, X представляет собой C и/или N, а n = 1–4. [3] Фазы MAX имеют слоистую гексагональную структуру с симметрией P6 3 /mmc, где слои М упакованы почти плотно, а атомы X заполняют октаэдрические позиции. [2] Следовательно, слои M n+1 X n чередуются с элементом A, который металлически связан с элементом M. [4] [5]
Двойной переход
[ редактировать ]MXenes с двойным переходным металлом могут принимать две формы: упорядоченные MXenes с двойным переходным металлом или MXenes в твердом растворе. Для упорядоченных MXeneов с двойным переходным металлом они имеют общие формулы: M' 2 M"C 2 или M' 2 M" 2 C 3 , где M' и M" - разные переходные металлы. Синтезированные карбиды двойных переходных металлов включают Mo. 2 TiC 2 , Mo 2 Ti 2 C 3 , Cr 2 TiC 2 и Mo 4 VC 4 . В некоторых из этих MXenes (таких как Mo 2 TiC 2 , Mo 2 Ti 2 C 3 и Cr 2 TiC 2 ) Атомы Mo или Cr находятся на внешних краях MXene, и эти атомы контролируют электрохимические свойства MXene. [6]
Для MXенов в твердом растворе они имеют общие формулы: (M' 2-y M" y )C, (M' 3-y M" y )C 2 , (M' 4-y M" y )C 3 , или (M' 5-y M" y )C 4 , где металлы случайным образом распределены по структуре в твердых растворах, что приводит к непрерывной настройке свойств. [7]
Дивакансия
[ редактировать ]Путем разработки исходного 3D-атомного ламината (Mo 2/3 Sc 1/3 ) 2 AlC с плоскостным химическим упорядочением и селективного травления атомов Al и Sc получены доказательства существования 2D-листов Mo 1,33 C с упорядоченным металлом. дивакансии. [8]
Синтез
[ редактировать ]
MXenes обычно синтезируются с помощью процесса селективного травления сверху вниз . Этот синтетический путь масштабируется без потери или изменения свойств при увеличении размера партии. [9] [10] Получение MXene травлением фазы MAX происходит в основном с использованием сильных травильных растворов, содержащих ион фтора (F − ), такие как плавиковая кислота (HF), [2] бифторид аммония (NH 4 HF 2 ), [11] и смесь соляной кислоты (HCl) и фторида лития (LiF). [12] Например, травление Ti 3 AlC 2 в водном растворе HF при комнатной температуре приводит к селективному удалению атомов A (Al), а поверхность карбидных слоев обрывается атомами O, OH и/или F. [13] [14] MXene также может быть получен в расплавленных солях кислоты Льюиса, таких как ZnCl 2 , и может быть реализован Cl-конец. [15] MXene с концевыми Cl структурно стабилен до 750 ° C. [16] Общий подход с использованием расплавленной соли кислоты Льюиса оказался жизнеспособным для травления большинства членов MAX-фаз (таких как предшественники MAX-фазы с элементами A Si, Zn и Ga) некоторыми другими расплавами (CdCl 2 , FeCl 2 , CoCl 2 , CuCl 2 ) . , AgCl и NiCl 2 ). [17]
MXene Ti 4 N 3 был первым нитридом MXene, о котором сообщалось, и его получают по другой методике, чем те, которые используются для карбидных MXene. Для синтеза Ti 4 N 3 МАХ-фазу Ti 4 AlN 3 смешивают с расплавленной эвтектической смесью фторидных солей фторида лития , фторида натрия и фторида калия и обрабатывают при повышенных температурах. Эта процедура травит Al, давая многослойный Ti 4 N 3 , который в дальнейшем можно расслаивать на одиночные и несколько слоев путем погружения MXene в гидроксид тетрабутиламмония с последующей обработкой ультразвуком. [18]
MXenes также можно синтезировать напрямую или с помощью процессов CVD. [19] Недавно монокристаллический монослой W5N6 был успешно синтезирован методом CVD в масштабе пластины. [20] [21] что показывает перспективность использования MXenes в электронном применении в будущем.
С момента своего первого открытия ученые искали более эффективный и действенный процесс синтеза. В отчете за 2018 год Пэн и др. описал технику гидротермального травления. [22] В этом методе травления МАХ-фаза обрабатывается в растворе кислоты и соли в условиях высокого давления и температуры. Этот метод более эффективен при производстве точек и нанолистов MXene. [23] Кроме того, это безопаснее, поскольку в процессе травления не выделяются пары HF. [22]
Типы
[ редактировать ]2-1 MXены: Ti 2 C, [24] В 2 С, [25] Нб 2 С, [25] Мо 2 С [26] Мо 2 Н, [27] Ти 2 Н, [28] (Ti 2−y Nb y )C, [7] (V 2−y Nb y )C, [7] (Ti 2−y V y )C, [7] Вт 1,33 С, [29] Нб 1,33 С, [30] Мо 1,33 С, [31] Мо 1,33 Да 0,67 С [31]
3-2 MXены: Ti 3 C 2 , [1] Ти 3 CN, [24] Zr CZr3C2 [32] и Hf 3 C 2 [33]
4-3 MXены: Ti 4 N 3 , [18] Нб 4 С 3 , [34] К 4 C 3 , [24] В 4 С 3 , [35] (Mo,V) 4 C 3 [36]
5-4 MXены: Mo 4 VC 4 [3]
Двойные переходные металлы MXenes:
2-1-2 MXены: Mo 2 TiC 2 , [6] Cr 2 TiC 2 , [6] Мо 2 СКК 2 [37]
2-2-3 MXены: Mo 2 Ti 2 C 3 [6]
Ковалентная модификация поверхности
[ редактировать ]Двумерные поверхности карбидов переходных металлов могут быть химически преобразованы с помощью различных функциональных групп, таких как окончания поверхности O, NH, S, Cl, Se, Br и Te, а также голые MXenes. [38] Стратегия включает установку и удаление поверхностных групп путем проведения реакций замещения и отщепления в расплавленных неорганических солях. [39] Ковалентное связывание органических молекул с поверхностями MXene было продемонстрировано посредством реакции с солями арилдиазония . [40]
Интеркаляция и расслаивание
[ редактировать ]Поскольку MXenes представляют собой слоистые твердые тела и связь между слоями слабая, интеркаляция возможна молекул-гостей в MXenes. Гостевые молекулы включают диметилсульфоксид (ДМСО) , гидразин и мочевину . [2] Например, N 2 H 4 (гидразин) может быть интеркалирован в Ti 3 C 2 (OH) 2 с молекулами, параллельными базисным плоскостям MXene, с образованием монослоя. Интеркалирование увеличивает параметр решетки c MXene (параметр кристаллической структуры, прямо пропорциональный расстоянию между отдельными слоями MXene), что ослабляет связь между слоями MXene. [2] Ионы, в том числе Li + , Пб 2+ и Ал 3+ , также может быть интеркалирован в MXenes либо спонтанно, либо при приложении отрицательного потенциала к электроду MXene. [41]
Расслаивание
[ редактировать ]Ti 3 C 2 MXene, полученный высокочастотным травлением, имеет морфологию, подобную аккордеону, с остаточными силами, которые удерживают слои MXene вместе, предотвращая разделение на отдельные слои. Хотя эти силы довольно слабы, ультразвуковая обработка приводит лишь к очень низкому выходу однослойных хлопьев. Для крупномасштабного расслоения ДМСО интеркалируют в порошки ML-MXene при постоянном перемешивании, чтобы еще больше ослабить межслоевые связи, а затем расслаивают с помощью ультразвуковой обработки. Это приводит к крупномасштабному разделению слоев и образованию коллоидных растворов FL-MXene. Эти растворы позже можно отфильтровать для получения «бумаги» MXene (аналогично бумаге из оксида графена ). [42]
MXene глина
[ редактировать ]В случае Ti 3 C 2 T x и Ti 2 CT x травление концентрированной плавиковой кислотой приводит к открытой морфологии, напоминающей гармошку, с компактным расстоянием между слоями (это характерно и для других композиций MXene). Для диспергирования в суспензии материал необходимо предварительно интеркалировать чем-то вроде диметилсульфоксида. Однако, когда травление проводится соляной кислотой и LiF в качестве источника фторида, морфология становится более компактной с большим расстоянием между слоями, предположительно из-за количества интеркалированной воды. [12] Было обнаружено, что материал «похож на глину»: как видно из глинистых материалов (например, смектитовых глин и каолинита), Ti 3 C 2 T x демонстрирует способность расширять межслоевую гидратацию на расстоянии и может обратимо обмениваться балансирующим зарядом Группа I. и катионы группы II. [43] Кроме того, при гидратации глина MXene становится податливой, и ей можно придавать желаемую форму, а при высыхании она становится твердой. Однако, в отличие от большинства глин, глина MXene демонстрирует высокую электропроводность при высыхании, является гидрофильной и диспергируется в однослойные двумерные листы в воде без поверхностно-активных веществ . Кроме того, благодаря этим свойствам его можно свернуть в отдельно стоящие электроды без добавок для хранения энергии .
Обработка материалов
[ редактировать ]MXenes можно обрабатывать в растворе в водных или полярных органических растворителях, таких как вода, этанол , диметилформамид , пропиленкарбонат и т. д. [44] возможность нанесения различных типов с помощью вакуумной фильтрации, центрифугирования , распыления, погружения и валкового литья. [45] [46] [47] Проведены исследования по струйной печати бездобавочными чернилами Ti 3 C 2 T x и чернилами на основе Ti 3 C 2 T x и белков. [48] [49]
Размер латеральных хлопьев часто играет роль в наблюдаемых свойствах, и существует несколько способов синтеза, которые дают хлопья разной степени размера. [45] [50] Например, когда HF используется в качестве травителя, этапы интеркаляции и расслаивания потребуют обработки ультразвуком для расслаивания материала на отдельные хлопья, в результате чего образуются хлопья, поперечный размер которых составляет несколько сотен нанометров. Это полезно для таких приложений, как катализ, а также некоторых биомедицинских и электрохимических приложений. Однако если требуются более крупные чешуйки, особенно для электронных или оптических применений, необходимы бездефектные чешуйки большой площади. Этого можно достичь с помощью метода минимально интенсивного расслаивания слоев (MILD), при котором количество фазы LiF до MAX увеличивается, в результате чего образуются хлопья, которые можно расслаивать на месте при промывке до нейтрального pH. [45]
Также были исследованы методы постсинтетической обработки для адаптации размера хлопьев, такие как обработка ультразвуком, дифференциальное центрифугирование и процедуры центрифугирования в градиенте плотности. [51] [52] Методы последующей обработки во многом зависят от размера полученных чешуек. Использование обработки ультразвуком позволяет уменьшить размер хлопьев с 4,4 мкм (в состоянии производства) до в среднем 1,0 мкм после 15 минут обработки ультразвуком в ванне (100 Вт, 40 кГц) и до 350 нм после 3 часов обработки ультразвуком в ванне. Используя ультразвуковую обработку зонда (импульс включения 8 с, выключения 2 с, 250 Вт), поперечный размер хлопьев был уменьшен в среднем до 130 нм. [51] Дифференциальное центрифугирование , также известное как каскадное центрифугирование, можно использовать для отбора хлопьев на основе латерального размера путем последовательного увеличения скорости центрифуги от низкой скорости (например, 1000 об/мин) до высокой скорости (например, 10 000 об/мин) и сбора осадка. При этом можно получить «большие» (800 нм), «средние» (300 нм) и «маленькие» (110 нм) хлопья. [52] Центрифугирование в градиенте плотности также является еще одним методом отбора хлопьев по поперечному размеру, при котором в центрифужной пробирке используется градиент плотности, и хлопья перемещаются через центрифужную пробирку с разной скоростью в зависимости от плотности хлопьев по отношению к среде. В случае сортировки MXenes можно использовать градиент плотности сахарозы и воды от 10 до 66 мас./об. %. [51] Использование градиентов плотности позволяет добиться более монодисперсного распределения размеров хлопьев, и исследования показывают, что распределение хлопьев можно варьировать от 100 до 10 мкм без использования обработки ультразвуком. [51]
Характеристики
[ редактировать ]Предполагается, что монослои MXene с высокой плотностью электронов на уровне Ферми будут металлическими. [1] [53] [54] [55] [56] В фазах MAX N(EF ) в основном представляет собой M 3d-орбитали, а валентные состояния ниже EF состоят из двух подзон. Одна подзона A, состоящая из гибридизированных орбиталей Ti 3d-Al 3p, находится вблизи EF , а другая, подзона B, находится на -10–3 эВ ниже EF , что обусловлено гибридизацией Ti 3d-C 2p и Орбитали Ti 3d-Al 3s. Иными словами, подзона A является источником связей Ti-Al, а подзона B является источником связи Ti-C. Удаление слоев A приводит к перераспределению состояний Ti 3d от отсутствующих связей Ti-Al к делокализованным состояниям металлических связей Ti-Ti вблизи энергии Ферми в Ti 2 , поэтому N(EF ) в 2,5–4,5 раза выше для MXenes, чем для MAX-фаз. . [1] Экспериментально не было показано, что предсказанное более высокое значение N(EF ) для MXenes приводит к более высоким удельным сопротивлениям, чем соответствующие фазы MAX. Энергетические положения полос O 2p (~6 эВ) и F 2p (~9 эВ) уровня Ферми Ti 2 CT x и Ti 3 C 2 T x зависят как от мест адсорбции, так и от длин связей с виды завершения. [57] Значительные изменения координации Ti-O/F наблюдаются с повышением температуры при термообработке. [58]
Предполагается, что только MXenes без поверхностных окончаний будут магнитными. Предполагается, что Cr 2 C, Cr 2 N и Ta 3 C 2 будут ферромагнитными; Предполагается, что Ti 3 C 2 и Ti 3 N 2 будут антиферромагнитными. Ни одно из этих магнитных свойств еще не было продемонстрировано экспериментально. [1]
Оптический
[ редактировать ]Мембраны MXenes, таких как Ti 3 C 2 и Ti 2 C, имеют темный цвет, что указывает на их сильное поглощение света в видимом диапазоне волн. MXenes являются многообещающими фототермическими материалами из-за их сильного поглощения видимого света. [59] [60] Что еще более интересно, сообщается, что оптические свойства MXenes, таких как Ti 3 C 2 и Ti 2 C, в ИК-диапазоне сильно отличаются от таковых в видимом диапазоне волн. [61] Для длин волн выше 1,4 микрометра эти материалы демонстрируют отрицательную диэлектрическую проницаемость, что приводит к сильному металлическому отклику на ИК-свет. Другими словами, они хорошо отражают ИК-излучение. Согласно закону Кирхгофа, низкое ИК-поглощение означает низкую ИК-излучательную способность. Два материала MXenes имеют коэффициент ИК-излучения всего 0,1, что аналогично некоторым металлам. [61] Такие материалы, которые видимы черными, но белыми в ИК-диапазоне, очень востребованы во многих областях, таких как камуфляж, управление температурным режимом и шифрование информации.
Коррозионная стойкость
[ редактировать ]В литературе появляется все больше публикаций, в которых MXenes признаются высокоэффективными ингибиторами коррозии. Коррозионную стойкость Ti 3 C 2 T x MXene можно объяснить синергией хорошей диспергируемости, барьерного эффекта и высвобождения ингибитора коррозии. [62]
Биологические свойства
[ редактировать ]По сравнению с оксидом графена , который широко известен как антибактериальный агент, Ti 2 C MXene демонстрирует отсутствие антибактериальных свойств. [63] Однако MXene Ti 3 C 2 MXene демонстрирует более высокую антибактериальную эффективность в отношении как грамотрицательных E. coli , так и грамположительных B. subtilis . [64] Кривые колониеобразующей единицы и повторного роста показали, что более 98% обеих бактериальных клеток потеряли жизнеспособность при 200 мкг/мл коллоидного раствора Ti 3 C 2 в течение 4 часов воздействия. [64] Наблюдалось повреждение клеточной мембраны, что приводило к высвобождению цитоплазматического материала из бактериальных клеток и гибели клеток. [64] Основные исследования цитотоксичности 2D-листов MXenes in vitro показали перспективность их применения в биологических науках и биотехнологиях. [65] В представленных исследованиях противораковая активность Ti 3 C 2 MXene определялась на двух нормальных (MRC-5 и HaCaT) и двух раковых (A549 и A375) клеточных линиях. Результаты цитотоксичности показали, что наблюдаемые токсические эффекты были выше в отношении раковых клеток по сравнению с нормальными. [65] Были также выяснены механизмы потенциальной токсичности. Показано, что Ti 3 C 2 MXene может влиять на возникновение окислительного стресса и, как следствие, на генерацию активных форм кислорода (АФК). [65] Дальнейшие исследования Ti 3 C 2 MXene выявили потенциал MXenes в качестве нового керамического фототермического агента, используемого для терапии рака. [59] В исследованиях биосовместимости нейронов нейроны, культивированные на Ti 3 C 2 , столь же жизнеспособны, как и нейроны в контрольных культурах, и они могут прикрепляться, выращивать аксональные отростки и образовывать функциональные сети. [66]
Очистка воды
[ редактировать ]Недавно Ti 3 C 2 MXenes были использованы в качестве проточных электродов в емкостной деионизационной ячейке с проточными электродами для удаления аммиака из моделируемых сточных вод. MXene FE-CDI продемонстрировал 100-кратное улучшение способности поглощать ионы при 10-кратном повышении энергоэффективности по сравнению с проточными электродами с активированным углем. [67] MXene толщиной один микрон Мембраны Ti 3 C 2 продемонстрировали сверхбыстрый поток воды (приблизительно 38 л/(бар·ч·м). 2 )) и дифференциальное рассеивание солей в зависимости как от гидратного радиуса, так и от заряда ионов. [68] Катионы, размер которых превышает межслоевое расстояние MXene, не проникают через Ti 3 C 2 . мембраны [68] Что касается более мелких катионов, то катионы с большим зарядом проникают на порядок медленнее, чем однозарядные катионы. [68]
Возможные применения
[ редактировать ]В качестве проводящих слоистых материалов с настраиваемыми поверхностными оконечностями MXenes оказались перспективными для приложений хранения энергии ( литий-ионные батареи , суперконденсаторы и компоненты хранения энергии). [69] [70] композиты , фотокатализ , [71] очистка воды , [68] датчики газа , [72] [73] прозрачные проводящие электроды, [46] нейронные электроды, [66] как метаматериал , [74] SERS -подложка, [75] фотонный диод, [76] электрохромное устройство , [47] и трибоэлектрический наногенератор (ТЭНГ). [77]
Литий-ионные аккумуляторы
[ редактировать ]MXenes были экспериментально исследованы в литий-ионных батареях (LIB) (например, V 2 CT x , [25] Nb 2 CT x , [25] Ти 2 КТ х , [78] и Ti 3 C 2 T x [42] ). V 2 CT x продемонстрировал самую высокую емкость обратимого хранения заряда среди MXenes в многослойной форме (280 мАчг). −1 по тарифу 1С и 125 мАч −1 по курсу 10С). Многослойный Nb 2 CT x показал стабильную обратимую емкость 170 мАч. −1 по тарифу 1С и 110 мАч −1 по курсу 10С. Хотя Ti 3 C 2 T x демонстрирует самую низкую емкость среди четырех MXenes в многослойной форме, его можно расслаивать посредством обработки ультразвуком многослойного порошка. Благодаря более высокой электрохимически активной и доступной площади поверхности, расслаенная бумага Ti 3 C 2 T x демонстрирует обратимую емкость 410 мАч. −1 при 1С и 110 мАч −1 при температуре 36С. В качестве общей тенденции , что M 2 можно ожидать X MXenes будут иметь большую емкость, чем их аналоги M 3 X 2 или M 4 X 3 при том же приложенном токе, поскольку M 2 X MXenes имеют наименьшее количество атомных слоев на лист.
В дополнение к возможностям высокой мощности, каждый MXene имеет различное окно активного напряжения, что позволяет использовать их в качестве катодов/анодов аккумуляторов. Более того, экспериментально измеренная емкость бумаги Ti 3 C 2 T x выше, чем предсказано на основе компьютерного моделирования, что указывает на необходимость дальнейших исследований для выяснения механизма накопления заряда. [79]
Натрий-ионные аккумуляторы
[ редактировать ]MXenes демонстрируют многообещающие характеристики для натрий-ионных аккумуляторов . На + должен быстро диффундировать по поверхностям MXene, что благоприятно для быстрой зарядки/разрядки. [80] [81] Два слоя Na + может быть внедрен между слоями MXene. [82] [83] Типичный пример: многослойный Ti 2 CT x MXene в качестве материала отрицательного электрода показал емкость 175 мА рт. ст. −1 и хорошие возможности скорости. [84] Можно настроить потенциал внедрения ионов Na в MXenes, изменяя переходный металл и поверхностные функциональные группы. [80] [41] V 2 CT x MXene успешно применяется в качестве катодного материала. [85] Сообщается, что пористые бумажные электроды на основе MXene демонстрируют высокую объемную емкость и стабильные циклические характеристики, что демонстрирует перспективность для устройств, где размер имеет значение. [86]
Суперконденсаторы
[ редактировать ]MXenes изучаются для улучшения плотности энергии суперконденсаторов . Улучшения связаны с увеличением плотности хранения заряда, которую можно увеличить несколькими способами. Увеличение доступной площади поверхности для потенциальных окислительно-восстановительных реакций за счет увеличения межслоевого расстояния позволяет разместить больше ионов, но снижает плотность электродов. Маршрут синтеза контролирует химию поверхности и играет большую роль в определении скорости реакции интеркаляции и плотности накопления заряда. Например, приготовленные расплавленные соли Ti 3 C 2 T x MXenes с поверхностными группами хлора имеют емкость 142 мАч г. −1 при тарифе 13C и 75 мАч г −1 при скорости 128C, обусловленной полной десольватацией Li + , что позволяет увеличить плотность накопления заряда в электроде. [87] Для сравнения, Ti 3 C 2 T x MXenes, полученные методом ВЧ-травления, имеют емкость 107,2 мАч г. −1 по курсу 1С. [88]
Композитные электроды на основе Ti 3 C 2 T x , включающие Ti 3 C 2 T x /полимер (например, PPy , полианилин ), [89] [90] Ti 3 C 2 T x /TiO 2 , [91] и Ti 3 C 2 T x /Fe 2 O 3 были исследованы. Примечательно, что электроды Ti 3 C 2 T x гидрогелевые обеспечивали высокую объемную емкость до 1500 Ф/см. 3 . [92]
Электроды суперконденсаторов на основе бумаги Ti 3 C 2 T x MXene в водных растворах демонстрируют отличную циклируемость и способность сохранять 300-400 Ф/см. 3 , что означает в три раза больше энергии, чем для активированного угля и графена . конденсаторов на основе [93] Глина Ti 3 C 2 MXene показала объемную емкость 900 Ф/см. 3 , более высокая емкость на единицу объема, чем у большинства других материалов, без потери своей емкости в течение более чем 10 000 циклов зарядки/разрядки. [12]
В электродах Ti 3 C 2 T x MXene для литий-ионных электролитов выбор растворителя существенно влияет на транспорт ионов и кинетику интеркаляции. В растворителе пропиленкарбоната (ПК) эффективная десольватация ионов лития во время интеркаляции привела к увеличению объемного накопления заряда при незначительном увеличении объема электрода. Улучшенная кинетика, полученная за счет выбора растворителя, привела к увеличению плотности накопления заряда при сравнении системы ПК с ацетонитрилом или диметилсульфоксидом более чем в 2 раза. [94]
Композиты
[ редактировать ]Нанолисты FL-Ti 3 C 2 (наиболее изученный MXene) могут тесно смешиваться с такими полимерами, как поливиниловый спирт (ПВС), образуя чередующиеся слоистые структуры MXene-PVA. Электропроводностью композитов можно управлять в пределах 4×10 −4 до 220 См/см (массовое содержание MXene от 40% до 90%). Композиты имеют прочность на разрыв до 400% выше, чем пленки из чистого MXene, и демонстрируют лучшую емкость до 500 Ф/см. 3 . [95] Используя электростатическую самосборку, MXene/ графена производятся гибкие и проводящие электроды суперконденсатора . Отдельно стоящий электрод MXene/графен отображает объемную емкость.1040 Ф/см 3 , впечатляющая производительность, сохранение емкости на 61% и длительный срок службы. [96] Также разработан метод альтернативной фильтрации для формирования композитных пленок MXene-углеродных наноматериалов. Эти композиты демонстрируют лучшие характеристики при высоких скоростях сканирования в суперконденсаторах. [97] Введение полимеров или углеродных наноматериалов между слоями MXene позволяет ионам электролита легче диффундировать через MXene, что является ключом к их применению в гибких устройствах хранения энергии. Механические свойства эпоксидной смолы/MXenes сравнимы с графеном и УНТ, предел прочности и модуль могут увеличиваться до 67% и 23% соответственно. [98] Сообщается, что нанокомпозиты MXene/C-dot демонстрируют синергетическое оптическое поглощение и тепловые свойства наноматериалов MXene и C-dot. [99]
Датчики
[ редактировать ]Датчики на основе MXenes изучались для различных применений, включая газ, [100] и биологическое зондирование. [101] Одним из новых датчиков, в которых были применены MXenes, является SERS. [75] [102] Сообщалось, что субстраты Ti 3 C 2 T x MXenes применимы для определения салициловой кислоты, [102] метаболит ацетилсалициловой кислоты (также известный как аспирин), молекулы органических красителей [75] и биомолекулы. [103]
Еще одной перспективной областью применения MXenes является газоанализ. Газовые сенсоры на основе MXenes показали высокую чувствительность и селективность по отношению к различным газам, включая аммиак, спирты, диоксид азота и диоксид серы. [100] Эти датчики могут использоваться для мониторинга окружающей среды, промышленной безопасности и здравоохранения.
Пористые материалы
[ редактировать ]Пористые MXenes (Ti 3 C 2 , Nb 2 C и V 2 C) были получены простым методом химического травления при комнатной температуре. [104] Пористый Ti 3 C 2 имеет большую удельную поверхность и более открытую структуру и может фильтроваться в виде гибких пленок с добавлением или без добавления углеродных нанотрубок (УНТ). [104] Изготовленные пленки p-Ti 3 C 2 /CNT продемонстрировали значительно улучшенные возможности хранения ионов лития, их емкость достигла 1250 мА·ч·г. −1 при 0,1 C, отличная циклическая стабильность и хорошие показатели скорости. [104]
Антенны
[ редактировать ]Ученые из Университета Дрекселя в США создали спрей для антенн, которые работают не хуже нынешних антенн в телефонах, маршрутизаторах и других гаджетах, нанеся MXene на повседневные предметы, что значительно расширяет возможности Интернета вещей. [105] [106]
Оптоэлектронные устройства
[ редактировать ]Подложки MXene SERS были изготовлены методом распыления и использовались для обнаружения нескольких распространенных красителей, при этом рассчитанные коэффициенты усиления достигали ~ 10. 6 . Карбид титана MXene демонстрирует эффект SERS в водных коллоидных растворах, что указывает на его потенциал для биомедицинских или экологических применений, где MXene может избирательно усиливать положительно заряженные молекулы. [75] Прозрачные проводящие электроды были изготовлены из карбида титана MXene, который демонстрирует способность передавать примерно 97% видимого света на нанометр толщины. Характеристики прозрачных проводящих электродов MXene зависят от состава MXene, а также параметров синтеза и обработки. [107]
Сверхпроводимость
[ редактировать ]Nb 2 C MXenes обладают сверхпроводимостью, зависящей от поверхностной группы. [38]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Нагиб М., Куртоглу М., Прессер В., Лу Дж., Ниу Дж., Хеон М. и др. (октябрь 2011 г.). «Двумерные нанокристаллы, полученные расслоением Ti3 AlC2». Продвинутые материалы . 23 (37): 4248–4253. Бибкод : 2011AdM....23.4248N . CiteSeerX 10.1.1.497.9340 . дои : 10.1002/adma.201102306 . ПМИД 21861270 . S2CID 6873357 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Нагиб М., Мочалин В.Н., Барсум М.В., Гогоци Ю. (февраль 2014 г.). «Статья к 25-летию: MXenes: новое семейство двумерных материалов». Продвинутые материалы . 26 (7): 992–1005. Бибкод : 2014АдМ....26..992Н . дои : 10.1002/adma.201304138 . ПМИД 24357390 . S2CID 32458694 .
- ^ Перейти обратно: а б Дейшер Г., Шук С.Э., Хантанасирисакул К., Фрей Н.К., Фушер А.С., Малески К. и др. (январь 2020 г.). «Синтез фазы Mo 4 VAlC 4 MAX и двумерного Mo 4 VC 4 MXene с пятью атомными слоями переходных металлов». АСУ Нано . 14 (1): 204–217. дои : 10.1021/acsnano.9b07708 . ОСТИ 1774171 . ПМИД 31804797 . S2CID 208768008 .
- ^ Барсум М.В. (2000). «Фазы M n + 1 AX n : новый класс твердых тел; термодинамически стабильные наноламинаты» (PDF) . Прог. Химия твердого тела . 28 (1–4): 201–281. дои : 10.1016/S0079-6786(00)00006-6 .
- ^ Sun Z, Music D, Ahuja R, Li S, Schneider JM (2004). «Связывание и классификация нанослоистых тройных карбидов». Физический обзор B . 70 (9): 092102. Бибкод : 2004PhRvB..70i2102S . дои : 10.1103/PhysRevB.70.092102 . S2CID 117738466 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Анасори Б., Се Ю., Бейдаги М., Лу Дж., Хослер Б.С., Хультман Л. и др. (октябрь 2015 г.). «Двумерные упорядоченные двойные карбиды переходных металлов (MXenes)» . АСУ Нано . 9 (10): 9507–9516. дои : 10.1021/acsnano.5b03591 . ПМИД 26208121 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Хан М., Малески К., Шак С.Э., Ян Й., Глазар Дж.Т., Фушер А.С. и др. (ноябрь 2020 г.). «Настройка электронных и оптических свойств MXenes путем формирования твердых растворов». Журнал Американского химического общества . 142 (45): 19110–19118. дои : 10.1021/jacs.0c07395 . ОСТИ 1774152 . ПМИД 33108178 . S2CID 225098811 .
- ^ Тао К., Дальквист М., Лу Дж., Кота С., Мешкиан Р., Халим Дж. и др. (апрель 2017 г.). «Двумерный Mo 1,33 C MXene с дивакансионным упорядочением, полученный из исходного 3D-ламината с химическим упорядочением в плоскости» . Природные коммуникации . 8 (1): 14949. Бибкод : 2017NatCo...814949T . дои : 10.1038/ncomms14949 . ПМЦ 5413966 . ПМИД 28440271 .
- ^ Шак С.Э., Сарычева А., Анайи М., Левитт А., Чжу Ю., Узун С. и др. (3 февраля 2020 г.). «Масштабируемый синтез Ti 3 C 2 T x MXene». Передовые инженерные материалы . 22 (3): 1901241. doi : 10.1002/adem.201901241 . S2CID 213119508 .
- ^ «Реактор травления для синтеза MXene (кислотное травление порошков MAX-фазы), производительность до 100 г на замес» . Карбон Украина . 18 августа 2021 г. . Проверено 18 августа 2021 г.
- ^ Халим Дж., Лукацкая М.Р., Кук К.М., Лу Дж., Смит Ч.Р., Нэслунд Л.А. и др. (апрель 2014 г.). «Прозрачные проводящие двумерные эпитаксиальные тонкие пленки карбида титана» . Химия материалов . 26 (7): 2374–2381. дои : 10.1021/cm500641a . ПМЦ 3982936 . ПМИД 24741204 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гидиу М., Лукацкая М.Р., Чжао М.К., Гогоци Ю., Барсум М.В. (декабрь 2014 г.). «Проводящая двумерная глина из карбида титана с высокой объемной емкостью». Природа . 516 (7529): 78–81. Бибкод : 2014Natur.516...78G . дои : 10.1038/nature13970 . ОСТИ 1286827 . ПМИД 25470044 . S2CID 4461911 .
- ^ Халим Дж., Кук К.М., Нагиб М., Эклунд П., Гогоци Ю., Розен Дж., Барсум М.В. (2016). «Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия избранных многослойных карбидов переходных металлов (MXenes)» . Прикладная наука о поверхности . 362 : 406–417. Бибкод : 2016ApSS..362..406H . дои : 10.1016/j.apsusc.2015.11.089 .
- ^ Харрис К.Дж. (2015). «Прямое измерение поверхностных концевых групп и их связности в 2D MXene V 2 CT x с использованием ЯМР-спектроскопии». Журнал физической химии C. 119 (24): 13713–13720. дои : 10.1021/acs.jpcc.5b03038 .
- ^ Ли М, Лу Дж, Луо К, Ли Ю, Чанг К, Чен К и др. (март 2019 г.). «Подход к замене элементов путем реакции с кислыми расплавленными солями Льюиса для синтеза наноламинированных фаз MAX и MXenes». Журнал Американского химического общества . 141 (11): 4730–4737. arXiv : 1901.05120 . дои : 10.1021/jacs.9b00574 . ПМИД 30821963 . S2CID 73507099 .
- ^ Перссон И., Линд Х., Ли М., Ли Ю., Чен К., Чжоу Дж. и др. (2019). «Tin+1Cn MXene с полностью насыщенными и термически стабильными Cl-концевыми группами». arXiv : 1901.05212v1 [ cond-mat.mtrl-sci ].
- ^ Ли Ю, Шао Х, Лин З, Лу Дж, Лю Л, Дюплойер Б и др. (август 2020 г.). «Общий способ кислотного травления Льюиса для получения MXenes с улучшенными электрохимическими характеристиками в неводном электролите». Природные материалы . 19 (8): 894–899. arXiv : 1909.13236 . Бибкод : 2020NatMa..19..894L . дои : 10.1038/s41563-020-0657-0 . ПМИД 32284597 . S2CID 203594112 .
- ^ Перейти обратно: а б Урбанковски П., Анасори Б., Макарян Т., Эр Д., Кота С., Уолш П.Л. и др. (июнь 2016 г.). «Синтез двумерного нитрида титана Ti4N3 (MXene)». Наномасштаб . 8 (22): 11385–11391. Бибкод : 2016Nanos...811385U . дои : 10.1039/C6NR02253G . ПМИД 27211286 . S2CID 206040336 .
- ^ Ван, Ди; Чжоу, Чэнькунь; Филатов Александр Сергеевич; Чо, Вудже; Лагунас, Франциско; Ван, Минчжан; Вайкунтанатан, Суриянараянан; Лю, Чонг; Кли, Роберт Ф.; Талапин Дмитрий Владимирович (24 марта 2023 г.). «Прямой синтез и химическое осаждение из паровой фазы 2D карбидов и нитридов MXenes» . Наука . 379 (6638): 1242–1247. arXiv : 2212.08922 . Бибкод : 2023Sci...379.1242W . дои : 10.1126/science.add9204 . ПМИД 36952427 . S2CID 254854326 .
- ^ Чин, Хао-Тин; Ван, Дэн-Чи; Гуло, Десман Пердамайян; Яо, Ю-Чи; Да, Хао-Чен; Мутху, Джявелан; Чен, Дин-Жуй; Као, Цзы-Чунь; Калбач, Мартин; Линь, Пин-Хуэй; Ченг, Ченг-Мау; Хофманн, Марио; Лян, Чи-Те; Лю, Сян-Линь; Чуанг, Фэн-Чуань (10 января 2024 г.). «Нитрид вольфрама (W 5 N 6): сверхэластичный двумерный полуметалл» . Нано-буквы . 24 (1): 67–73. Бибкод : 2024NanoL..24...67C . дои : 10.1021/acs.nanolett.3c03243 . ISSN 1530-6984 . ПМИД 38149785 .
- ^ Чин, Хао-Тин; Ван, Дэн-Чи; Ван, Хао; Мутху, Джявелан; Хуршид, Фархин; Чен, Дин-Жуй; Хофманн, Марио; Чуан, Фэн-Чуань; Се, Я-Пин (10 января 2024 г.). «Выращивание однослойных двумерных нитридов вольфрама в условиях VLS» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 16 (1): 1705–1711. дои : 10.1021/acsami.3c13286 . ISSN 1944-8244 . ПМИД 38145463 .
- ^ Перейти обратно: а б Пэн, Чао; Вэй, Пин; Чен, Синь; Чжан, Юнли; Чжу, Фэн; Цао, Юнхай; Ван, Хунцзюань; Ю, Хао; Пэн, Фэн (15 октября 2018 г.). «Путь гидротермального травления к синтезу 2D MXene (Ti3C2, Nb2C): улучшенное отшелушивание и улучшенные характеристики адсорбции» . Керамика Интернешнл . 44 (15): 18886–18893. doi : 10.1016/j.ceramint.2018.07.124 . ISSN 0272-8842 .
- ^ Хан, Фэй, Шаоцзюань; Чжу, Цзяцзе; Чэнь, Фувэй; Чжао, Цзиньлай; Юй, Цзэн, Сьерун; Фэн, Лэй; Хуанг, Ян (27 февраля 2019 г.). Повышение производительности 2D-листов MXene за счет простой гидротермальной интеркаляции» . ACS Applied Materials & Interfaces 11 ( 8): 8443–8452. « : 10.1021 acsami.8b22339 ISSN 1944-8244 . PMID 30697996 /
- ^ Перейти обратно: а б с Нагиб М., Машталир О., Карл Дж., Прессер В., Лу Дж., Хультман Л. и др. (февраль 2012 г.). «Двумерные карбиды переходных металлов». АСУ Нано . 6 (2): 1322–1331. дои : 10.1021/nn204153h . ПМИД 22279971 . S2CID 27114444 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Нагиб М., Халим Дж., Лу Дж., Кук К.М., Хультман Л., Гогоци Ю., Барсум М.В. (октябрь 2013 г.). «Новые двумерные карбиды ниобия и ванадия как перспективные материалы для литий-ионных аккумуляторов». Журнал Американского химического общества . 135 (43): 15966–15969. дои : 10.1021/ja405735d . ПМИД 24144164 .
- ^ Сюй С, Ван Л, Лю Цз, Чен Л, Го Дж, Кан Н, Ма XL, Ченг Х. М., Жэнь В (ноябрь 2015 г.). «Синтез двумерного карбида молибдена из атомарного ламината на основе галлия Mo 2 Ga 2 C» . Скрипта Материалия . 108 : 147–150. дои : 10.1016/j.scriptamat.2015.07.003 .
- ^ Урбанковски П., Анасори Б., Хантанасирисакул К., Ян Л., Чжан Л., Хейнс Б. и др. (ноябрь 2017 г.). «2D нитриды молибдена и ванадия, синтезированные путем аммиакирования 2D карбидов переходных металлов (MXenes)». Наномасштаб . 9 (45): 17722–17730. дои : 10.1039/C7NR06721F . ОСТИ 1433989 . ПМИД 29134998 .
- ^ Саундирараджу Б., Джордж Б.К. (сентябрь 2017 г.). «Двумерный нитрид титана (Ti 2 N) MXene: синтез, характеристика и потенциальное применение в качестве подложки для комбинационного рассеяния света с усиленной поверхностью». АСУ Нано . 11 (9): 8892–8900. дои : 10.1021/acsnano.7b03129 . ПМИД 28846394 .
- ^ Мешкиан Р., Дальквист М., Лу Дж., Викман Б., Халим Дж., Торнберг Дж. и др. (май 2018 г.). «Атомные ламинаты на основе W и их двумерные производные W 1,33 C MXene с упорядочением вакансий». Продвинутые материалы . 30 (21): e1706409. Бибкод : 2018АдМ....3006409М . дои : 10.1002/adma.201706409 . ПМИД 29633399 . S2CID 4749866 .
- ^ Халим Дж., Палисайтис Дж., Лу Дж., Торнберг Дж., Мун Э.Дж., Прекнер М. и др. (2018). «Синтез двумерного Nb1.33C (MXene) со случайно распределенными вакансиями травлением четверного твердого раствора (Nb 1,33 Sc 0,67 )AlC MAX фазы» . ACS Прикладные наноматериалы . 1 (6): 2455–2460. дои : 10.1021/acsanm.8b00332 . S2CID 52217491 .
- ^ Перейти обратно: а б Перссон И., Эль-Газали А., Тао К., Халим Дж., Кота С., Даракчиева В. и др. (апрель 2018 г.). «Настройка структуры, состава и свойств накопления энергии MXenes в результате селективного травления плоских химически упорядоченных MAX-фаз». Маленький . 14 (17): e1703676. дои : 10.1002/smll.201703676 . ПМИД 29611285 .
- ^ Чжоу Дж (2016). «Двумерный карбид циркония методом селективного травления Al3C3 из наноламинированного Zr 3 Al 3 C 5 ». Ангеванде Хеми . 128 (16): 5092–5097. Бибкод : 2016АнгЧ.128.5092Z . дои : 10.1002/ange.201510432 .
- ^ Чжоу Дж, Чжа X, Чжоу X, Чен Ф, Гао Г, Ван С и др. (апрель 2017 г.). «Синтез и электрохимические свойства двумерного карбида гафния» . АСУ Нано . 11 (4): 3841–3850. дои : 10.1021/acsnano.7b00030 . ПМИД 28375599 .
- ^ Гидиу М., Нагиб М., Ши С., Машталир О., Пан Л.М., Чжан Б. и др. (август 2014 г.). «Синтез и характеристика двумерного Nb4C3 (MXene)». Химические коммуникации . 50 (67): 9517–9520. дои : 10.1039/C4CC03366C . ПМИД 25010704 .
- ^ Тран М.Х., Шефер Т., Шахраи А., Дюрршнабель М., Молина-Луна Л., Крамм У.И. , Биркель К.С. (2018). «Добавление нового члена в семейство MXene: синтез, структура и электрокаталитическая активность реакции выделения водорода V 4 C 3 T x ». ACS Прикладные энергетические материалы . 1 (8): 3908–3914. дои : 10.1021/acsaem.8b00652 . S2CID 105347986 .
- ^ Пинто Д., Анасори Б., Авиредди Х., Шак С.Э., Хантанасирисакул К., Дейшер Г. и др. (2020). «Синтез и электрохимические свойства 2D карбидов молибдена и ванадия - MXenes твердого раствора». Журнал химии материалов А. 8 (18): 8957–8968. дои : 10.1039/D0TA01798A . S2CID 218778531 .
- ^ Мешкиан Р., Тао К., Дальквист М., Лу Дж., Хультман Л., Розен Дж. (2017). «Теоретическая стабильность и синтез материалов химически упорядоченной фазы MAX, Mo 2 ScAlC 2 , и ее двумерного производного Mo2ScC2 MXene» . Акта Материалия . 125 : 476–480. Бибкод : 2017AcMat.125..476M . дои : 10.1016/j.actamat.2016.12.008 . S2CID 99863958 .
- ^ Перейти обратно: а б Камысбаев В., Филатов А.С., Ху Х., Жуй Х., Лагунас Ф., Ван Д. и др. (август 2020 г.). «Ковалентные модификации поверхности и сверхпроводимость двумерных карбидов металлов MXenes» . Наука . 369 (6506): 979–983. Бибкод : 2020Sci...369..979K . дои : 10.1126/science.aba8311 . ПМИД 32616671 . S2CID 220327998 .
- ^ «Новая стратегия синтеза двумерных неорганических материалов, используемых в конденсаторах, батареях и композитах» . физ.орг . Проверено 15 июля 2020 г.
- ^ Ван Х, Чжан Дж, Ву Ю, Хуан Х, Ли Г, Чжан Х, Ван Цз (октябрь 2016 г.). «Поверхность модифицированных мультислоев MXene Ti3C2 с помощью солей арилдиазония, приводящая к крупномасштабному расслоению» . Прикладная наука о поверхности . 384 : 287–293. Бибкод : 2016ApSS..384..287W . дои : 10.1016/j.apsusc.2016.05.060 .
- ^ Перейти обратно: а б Имс С., Ислам М.С. (ноябрь 2014 г.). «Интеркаляция ионов в двумерные карбиды переходных металлов: глобальный поиск новых материалов для аккумуляторов большой емкости» . Журнал Американского химического общества . 136 (46): 16270–16276. дои : 10.1021/ja508154e . ПМИД 25310601 .
- ^ Перейти обратно: а б Машталир О, Нагиб М, Мочалин ВН, Далл Аньезе Й, Хеон М, Барсум М.В., Гогоци Й (2013). «Интеркаляция и расслоение слоистых карбидов и карбонитридов» . Природные коммуникации . 4 : 1716. Бибкод : 2013NatCo...4.1716M . дои : 10.1038/ncomms2664 . ПМИД 23591883 .
- ^ Гиду М (2016). «Реакции ионного обмена и катионсольватации в Ti 3 C 2 MXene» . Химия материалов . 28 (10): 3507–3514. doi : 10.1021/acs.chemmater.6b01275 .
- ^ Малеский К., Мочалин В.Н., Гогоци Ю. (2017). «Дисперсии двумерного карбида титана MXene в органических растворителях». Химия материалов . 29 (4): 1632–1640. doi : 10.1021/acs.chemmater.6b04830 . S2CID 99211958 .
- ^ Перейти обратно: а б с Альхабеб М, Малески К, Анасори Б, Лелюх П, Кларк Л, Син С, Гогоци Ю (2017). «Руководство по синтезу и переработке двумерного карбида титана (Ti 3 C 2 T x MXene)». Химия материалов . 29 (18): 7633–7644. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b02847 . ОСТИ 1399240 . S2CID 96438231 .
- ^ Перейти обратно: а б Диллон А.Д., Гидиу М.Дж., Крик А.Л., Григгс Дж., Мэй С.Дж., Гогоци Ю., Барсум М.В., Фафарман А.Т. (2016). «Высокопроводящие оптические пленки двумерного карбида титана, обработанные раствором». Передовые функциональные материалы . 26 (23): 4162–4168. дои : 10.1002/adfm.201600357 . S2CID 100835117 .
- ^ Перейти обратно: а б Саллес П., Пинто Д., Хантанасирисакул К., Малески К., Шук К.Э., Гогоци Ю. (2019). «Электрохромный эффект в тонких пленках карбида титана MXene, полученных методом погружения». Передовые функциональные материалы . 29 (17): 1809223. doi : 10.1002/adfm.201809223 . S2CID 104467139 .
- ^ Чжан С.Дж., МакКеон Л., Кремер М.П., Парк Ш., Ронан О., Серал-Аскасо А. и др. (апрель 2019 г.). «Чернила MXene без добавок и прямая печать микросуперконденсаторов» . Природные коммуникации . 10 (1): 1795. Бибкод : 2019NatCo..10.1795Z . дои : 10.1038/s41467-019-09398-1 . ПМК 6470171 . ПМИД 30996224 .
- ^ Вурал М., Пена-Франчеш А., Барс-Помес Дж., Юнг Х., Гудапати Х., Хэттер С.Б. и др. (2018). «Струйная печать самособранных 2D-электродов из карбида титана и белковых электродов для стимул-реагирующего электромагнитного экранирования» . Передовые функциональные материалы . 28 (32): 1801972. doi : 10.1002/adfm.201801972 .
- ^ Оррилл М., ЛеБлан С. (2016). «Влияние синтеза на качество, электронные свойства и экологическую стабильность отдельных монослойных Ti 3 C 2 хлопьев MXene » . Передовые электронные материалы . 2 (12): 1600255. doi : 10.1002/aelm.201600255 . ОСТИ 1337030 . S2CID 52239785 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Малески К., Рен CE, Чжао MQ, Анасори Б, Гогоци Ю (июль 2018 г.). «Физические и электрохимические свойства двумерных чешуек MXene в зависимости от размера». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 10 (29): 24491–24498. дои : 10.1021/acsami.8b04662 . ПМИД 29956920 . S2CID 206484342 .
- ^ Перейти обратно: а б Чжан С.Дж., Пинилла С., МакЭвой Н., Каллен С.П., Анасори Б., Лонг Э., Пак Ш.Х. (2017). «Окислительная стабильность коллоидных двумерных карбидов титана (MXenes)». Химия материалов . 29 (11): 4848–4856. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b00745 .
- ^ Еняшин А.Н., Ивановский А.Л. (2013). «Структурные и электронные свойства и стабильность MXenes Ti 2 C и Ti 3 C 2, функционализированных метоксигруппами». Журнал физической химии C. 117 (26): 13637–13643. arXiv : 1304.1670 . дои : 10.1021/jp401820b . S2CID 102267772 .
- ^ Тан Ц, Чжоу З, Шен П (октябрь 2012 г.). «Являются ли MXenes перспективными анодными материалами для литий-ионных батарей? Компьютерные исследования электронных свойств и способности накапливать литий монослоя Ti3C2 и Ti3C2X2 (X = F, OH)». Журнал Американского химического общества . 134 (40): 16909–16916. дои : 10.1021/ja308463r . ПМИД 22989058 .
- ^ Хазаи М., Араи М., Сасаки Т., Чунг С.И., Венкатараманан Н.С., Эстили М., Сакка Ю., Кавазо Ю. (2013). «Новые электронные и магнитные свойства двумерных карбидов и нитридов переходных металлов». Адв. Функц. Мэтр . 23 (17): 2185–2192. дои : 10.1002/adfm.201202502 . S2CID 98277691 .
- ^ Се Ю, Кент, PR (2013). «Гибридное исследование функционалом плотности структурных и электронных свойств функционализированных монослоев Ti n+1 X n (X=C, N)». Физ. Преподобный Б. 87 (23): 235441. arXiv : 1306.6936 . Бибкод : 2013PhRvB..87w5441X . дои : 10.1103/PhysRevB.87.235441 . S2CID 119180429 .
- ^ Магнусон М., Халим Дж., Нэслунд Л.О. (2018). «Химическая связь в нанолистах карбида MXene». Дж. Электр. Спец . 224 : 27–32. arXiv : 1803.07502 . Бибкод : 2018JESRP.224...27M . дои : 10.1016/j.elspec.2017.09.006 . S2CID 4955258 .
- ^ Магнусон М., Нэслунд Л.О. (2020). «Локальная химическая связь и структурные свойства в фазе Ti 3 AlC 2 MAX и Ti 3 C 2 T x MXene, исследованные методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии Ti 1s». Обзор физических исследований . 2 (3): 033516–033526. arXiv : 2010.00293 . Бибкод : 2020PhRvR...2c3516M . doi : 10.1103/PhysRevResearch.2.033516 . S2CID 4955258 .
- ^ Перейти обратно: а б Линь Х, Ван X, Ю Л, Чэнь Ю, Ши Дж (январь 2017 г.). «Двумерные ультратонкие керамические нанолисты MXene для фототермического преобразования». Нано-буквы . 17 (1): 384–391. Бибкод : 2017NanoL..17..384L . дои : 10.1021/acs.nanolett.6b04339 . ПМИД 28026960 .
- ^ Ли Р., Чжан Л., Ши Л., Ван П. (апрель 2017 г.). «MXene Ti 3 C 2 : эффективный двумерный материал, преобразующий свет в тепло» . АСУ Нано . 11 (4): 3752–3759. дои : 10.1021/acsnano.6b08415 . ПМИД 28339184 . S2CID 206707857 .
- ^ Перейти обратно: а б Ли Ю, Сюн С, Хуан Х, Пэн Х, Мэй Д, Ли М и др. (октябрь 2021 г.). «2D Ti 3 C 2 T x MXenes: видимые черные, но белые в инфракрасном свете материалы». Продвинутые материалы . 33 (41): е2103054. arXiv : 2105.08247 . Бибкод : 2021AdM....3303054L . дои : 10.1002/adma.202103054 . ПМИД 34463370 . S2CID 239671067 .
- ^ Сахарудин М.С., Че Насир Н.А., Хасби С. (2022). «Исследование устойчивости MXenes/нанокомпозитов к растяжению и коррозии: обзор» . В Исмаиле А., Дахалане В.Х., Окснере А. (ред.). Проектирование в морской технике . Передовые структурированные материалы. Том. 167. Чам: Международное издательство Springer. стр. 189–198. дои : 10.1007/978-3-030-89988-2_14 . ISBN 978-3-030-89988-2 . S2CID 246893173 .
- ^ Ястшембска А.М., Карвовска Е., Войцеховский Т., Земковска В., Розмысловска А., Хлубный Л., Ольшина А. (2018). «Атомная структура Ti 2 C/sub> и Ti 3 C 2 MXenes ответственна за их антибактериальную активность по отношению к бактериям E. coli ». Дж. Матер. англ. Выполнять . 28 (3): 1272–1277. дои : 10.1007/s11665-018-3223-z . S2CID 103601558 .
- ^ Перейти обратно: а б с Расул К., Хелал М., Али А., Рен С.Э., Гогоци Ю., Махмуд К.А. (март 2016 г.). «Антибактериальная активность Ti₃C₂Tx MXene» . АСУ Нано . 10 (3): 3674–3684. дои : 10.1021/acsnano.6b00181 . ПМИД 26909865 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ястржембска А.М., Шуплевска А., Войцеховский Т., Чуды М., Зиемковска В., Хлубный Л. и др. (октябрь 2017 г.). «Исследования in vitro цитотоксичности расслаенного Ti 3 C 2 MXene». Журнал опасных материалов . 339 : 1–8. дои : 10.1016/j.jhazmat.2017.06.004 . ПМИД 28601597 .
- ^ Перейти обратно: а б Дрисколл Н., Ричардсон А.Г., Малески К., Анасори Б., Адеволе О., Лелюх П. и др. (октябрь 2018 г.). «Двумерный Ti 3 C 2 MXene для нейронных интерфейсов высокого разрешения» . АСУ Нано . 12 (10): 10419–10429. дои : 10.1021/acsnano.8b06014 . ПМК 6200593 . ПМИД 30207690 .
- ^ Накш Э Мансур; Луис Диас; Кристофер Э. Шак; Юрий Гогоци; Тедд Э. Листер; Дэвид Эстрада (июль 2022 г.). «Удаление и восстановление аммиака из смоделированных сточных вод с использованием Ti3C2Tx MXene при емкостной деионизации проточным электродом» . Журнал Nature Partner Чистая вода . 5 (1): 26. arXiv : 2007.02853 . Бибкод : 2022npjCW...5...26M . дои : 10.1038/s41545-022-00164-3 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Рен С.Э., Хатцелл К.Б. , Альхабеб М., Линг З., Махмуд К.А., Гогоци Ю. (октябрь 2015 г.). «Селекционное по заряду и размеру ионное просеивание через мембраны Ti3C2Tx MXene» . Журнал писем по физической химии . 6 (20): 4026–4031. doi : 10.1021/acs.jpclett.5b01895 . ПМИД 26722772 .
- ^ Ли X, Хуан Z, Шук CE, Лян Г, Гогоци Ю, Чжи С (20 апреля 2022 г.). «Химия MXene, электрохимия и приложения для хранения энергии». Обзоры природы Химия . 6 (6): 389–404. дои : 10.1038/s41570-022-00384-8 . ПМИД 37117426 . S2CID 248245045 .
- ^ Остадхоссейн А, Го Дж, Симески Ф, Ихме М (2019). «Функционализация 2D-материалов для повышения каталитической активности OER/ORR в литий-кислородных батареях» . Химия связи . 2 . дои : 10.1038/s42004-019-0196-2 .
- ^ Машталир О., Кук К.М., Мочалин В.Н., Кроу М., Барсум М.В., Гогоци Ю. (2014). «Адсорбция и разложение красителя на двумерном карбиде титана в водных средах». Дж. Матер. хим. А. 2 (35): 14334–14338. дои : 10.1039/C4TA02638A . S2CID 98651166 .
- ^ Чен Дж., Чен К., Тонг Д., Хуан Ю., Чжан Дж., Сюэ Дж. и др. (2014). «Умные» фазы MXene с двойным реагированием на CO2 и температуру». Химические коммуникации . 51 (2): 314–317. дои : 10.1039/C4CC07220K . ПМИД 25406830 .
- ^ Хакбаз П., Мошаеди М., Хаджян С., Сулеймани М., Наракату Б.Б., Базуин Б.Дж., Пурфатх М., Аташбар М.З. (2019). «Карбид титана MXene в качестве датчика NH 3 : реалистичное исследование основных принципов». Журнал физической химии C. 123 (49): 29794–29803. дои : 10.1021/acs.jpcc.9b09823 . S2CID 209708381 .
- ^ Чаудхури К., Альхабеб М., Ван З., Шалаев В.М., Гогоци Ю., Болтассева А. (2018). «Высокоширокополосный поглотитель с использованием плазмонного карбида титана (MXene)». АСУ Фотоника . 5 (3): 1115–1122. doi : 10.1021/acsphotonics.7b01439 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Сарычева А, Макарян Т, Малески К, Сатишкумар Е, Меликян А, Минасян Х, Йошимура М, Гогоци Ю (2017). «Двумерный карбид титана (MXene) как подложка для комбинационного рассеяния света с усиленной поверхностью». Журнал физической химии C. 121 (36): 19983–19988. дои : 10.1021/acs.jpcc.7b08180 . ОСТИ 1399222 .
- ^ Донг Ю., Чертопалов С., Малески К., Анасори Б., Ху Л., Бхаттачарья С. и др. (март 2018 г.). «Насыщающееся поглощение в Ti 3 C 2 тонких 2D-пленках MXene для пассивных фотонных диодов». Продвинутые материалы . 30 (10): 1705714. Бибкод : 2018AdM....3005714D . дои : 10.1002/adma.201705714 . ПМИД 29333627 . S2CID 3697708 .
- ^ Донг Ю, Маллинени СС, Малески К, Белов Х, Мочалин ВН, Рао А.М., Гогоци Ю, Подила Р (2018). «Металлические MXenes: новое семейство материалов для гибких трибоэлектрических наногенераторов» . Нано Энергия . 44 : 103–110. Бибкод : 2018NEne...44..103D . дои : 10.1016/j.nanoen.2017.11.044 .
- ^ Нагиб М., Ком Дж., Дяткин Б., Прессер В., Таберна П.Л., Саймон П., Барсум М.В., Гогоци Ю. (2012). «MXene: многообещающий анод из карбида переходного металла для литий-ионных батарей» (PDF) . Электрохимические коммуникации . 16 (1): 61–64. дои : 10.1016/j.elecom.2012.01.002 .
- ^ Се Ю, Нагиб М, Мочалин ВН, Барсум М.В., Гогоци Ю, Ю Х и др. (апрель 2014 г.). «Роль структуры поверхности в литий-ионной энергоемкости двумерных карбидов переходных металлов». Журнал Американского химического общества . 136 (17): 6385–6394. дои : 10.1021/ja501520b . ПМИД 24678996 .
- ^ Перейти обратно: а б Ян Э, Джи Х, Ким Дж, Ким Х, Юнг Ю (февраль 2015 г.). «Изучение возможностей двумерных карбидов переходных металлов в качестве анодных материалов для натриевых батарей». Физическая химия Химическая физика . 17 (7): 5000–5005. Бибкод : 2015PCCP...17.5000Y . дои : 10.1039/C4CP05140H . ПМИД 25591787 . S2CID 46155966 .
- ^ Эр Д., Ли Дж., Нагиб М., Гогоци Ю., Шеной В.Б. (июль 2014 г.). «Ti₃C₂ MXene как электродный материал высокой емкости для металлических (Li, Na, K, Ca) ионных батарей». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 6 (14): 11173–11179. дои : 10.1021/am501144q . ПМИД 24979179 .
- ^ Се Ю, Далл'Агнесе Ю, Нагиб М, Гогоци Ю, Барсум М.В., Чжуан Х.Л., Кент П.Р. (сентябрь 2014 г.). «Прогнозирование и характеристика нанолистовых анодов MXene для нелитий-ионных батарей». АСУ Нано . 8 (9): 9606–9615. дои : 10.1021/nn503921j . ПМИД 25157692 .
- ^ Ван X, Шен X, Гао Y, Ван Z, Ю Р, Чен Л (февраль 2015 г.). «Распознавание поверхностной структуры и механизма интеркаляции Ti3C2X на атомном уровне». Журнал Американского химического общества . 137 (7): 2715–2721. дои : 10.1021/ja512820k . ПМИД 25688582 .
- ^ Ван Х, Кадзияма С., Иинума Х., Хосоно Е., Оро С., Моригучи I и др. (апрель 2015 г.). «Псевдоемкость нанолистов MXene для мощных натрий-ионных гибридных конденсаторов» . Природные коммуникации . 6 : 6544. Бибкод : 2015NatCo...6.6544W . дои : 10.1038/ncomms7544 . ПМЦ 4396360 . ПМИД 25832913 .
- ^ Далл'Агнесе Ю., Таберна П.Л., Гогоци Ю., Саймон П. (июнь 2015 г.). «Двумерный карбид ванадия (MXene) как положительный электрод для натрий-ионных конденсаторов» (PDF) . Журнал писем по физической химии . 6 (12): 2305–2309. doi : 10.1021/acs.jpclett.5b00868 . ПМИД 26266609 .
- ^ Се X, Чжао MQ, Анасори Б, Малески К, Рен CE, Ли Дж и др. (август 2016 г.). «Пористая гетероструктурная композитная бумага MXene/углеродные нанотрубки с высокой объемной емкостью для устройств накопления энергии на основе натрия». Нано Энергия . 26 : 513–523. Бибкод : 2016NEne...26..513X . дои : 10.1016/j.nanoen.2016.06.005 .
- ^ Ли Ю, Шао Х, Лин З, Лу Дж, Лю Л, Дюплойер Б и др. (август 2020 г.). «Общий способ кислотного травления Льюиса для получения MXenes с улучшенными электрохимическими характеристиками в неводном электролите» (PDF) . Природные материалы . 19 (8): 894–899. Бибкод : 2020NatMa..19..894L . дои : 10.1038/s41563-020-0657-0 . ПМИД 32284597 . S2CID 203594112 .
- ^ Сунь Д., Ван М., Ли З., Фань Г., Фань Л.З., Чжоу А (01.10.2014). «Двумерный Ti3C2 как материал анода для литий-ионных аккумуляторов». Электрохимические коммуникации . 47 : 80–83. дои : 10.1016/j.elecom.2014.07.026 . ISSN 1388-2481 .
- ^ Бута М., Анасори Б., Фойгт С., Чжао М.К., Барсум М.В., Гогоци Ю. (февраль 2016 г.). «Псевдоемкостные электроды, полученные безокислительной полимеризацией пиррола между слоями 2D карбида титана (MXene)». Продвинутые материалы . 28 (7): 1517–1522. Бибкод : 2016AdM....28.1517B . дои : 10.1002/adma.201504705 . ПМИД 26660424 . S2CID 205265359 .
- ^ Вахид Мохаммади А., Монкада Дж., Чен Х., Каяли Э., Оранги Дж., Карреро К.А., Бейдаги М. (2018). «Толстые и отдельно стоящие псевдоемкостные электроды MXene / PANI со сверхвысокой удельной емкостью». Журнал химии материалов А. 6 (44): 22123–22133. дои : 10.1039/C8TA05807E .
- ^ Чжу Дж, Тан Ю, Ян С, Ван Ф, Цао М (2016). «Композиты наночастиц TiO 2 , нанесенных на нанолисты MXene Ti 3 C 2 , с повышенными электрохимическими характеристиками». Журнал Электрохимического общества . 163 (5): А785–А791. дои : 10.1149/2.0981605jes . S2CID 100764644 .
- ^ Лукацкая М.Р., Кота С., Лин З., Чжао М.К., Шпигель Н., Леви М.Д. и др. (август 2017 г.). «Сверхвысокоскоростное псевдоемкостное накопление энергии в двумерных карбидах переходных металлов» (PDF) . Энергия природы . 2 (8): 17105. Бибкод : 2017NatEn...217105L . дои : 10.1038/nenergy.2017.105 . S2CID 20135031 .
- ^ Лукацкая М.Р., Машталир О., Рен К.Э., Далл Аньезе Ю., Розье П., Таберна П.Л. и др. (сентябрь 2013 г.). «Интеркаляция катионов и высокая объемная емкость двумерного карбида титана» (PDF) . Наука . 341 (6153): 1502–1505. Бибкод : 2013Sci...341.1502L . дои : 10.1126/science.1241488 . ПМИД 24072919 . S2CID 206550306 .
- ^ Ван X, Матис Т.С., Ли К., Лин З., Влчек Л., Торита Т. и др. (март 2019 г.). «Влияние растворителей на накопление заряда в карбидах титана MXenes» . Энергия природы . 4 (3): 241–248. Бибкод : 2019NatEn...4..241W . дои : 10.1038/s41560-019-0339-9 . ISSN 2058-7546 . S2CID 115143229 .
- ^ Лин З., Рен К.Э., Чжао М.К., Ян Дж., Джаммарко Дж.М., Цю Дж. и др. (ноябрь 2014 г.). «Гибкие и проводящие пленки MXene и нанокомпозиты с высокой емкостью» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (47): 16676–16681. Бибкод : 2014PNAS..11116676L . дои : 10.1073/pnas.1414215111 . ПМК 4250111 . ПМИД 25389310 .
- ^ Ян Дж, Рен CE, Малески К, Хэттер CB, Анасори Б, Урбанковски П, Сарычева А, Гогоци Ю (август 2017 г.). «Гибкие пленки MXene/Graphene для сверхбыстрых суперконденсаторов с выдающейся объемной емкостью». Передовые функциональные материалы . 27 (30): 1701264. doi : 10.1002/adfm.201701264 . ОСТИ 1399231 . S2CID 136483327 .
- ^ Чжао М.К., Рен К.Э., Лин З., Лукацкая М.Р., Чжан С., Ван Акен К.Л. и др. (январь 2015 г.). «Гибкая композитная бумага MXene/углеродные нанотрубки с высокой объемной емкостью». Продвинутые материалы . 27 (2): 339–345. Бибкод : 2015AdM....27..339Z . дои : 10.1002/adma.201404140 . ОСТИ 1265885 . ПМИД 25405330 . S2CID 5582922 .
- ^ Че Насир Н.А. (2022). «Влияние нанонаполнителей на механические свойства эпоксидных нанокомпозитов». В Исмаиле, Дахалан В.М., Охснер А. (ред.). Проектирование в морской технике: материалы ICMAT 2021 . стр. 199–207. дои : 10.1007/978-3-030-89988-2_15 . ISBN 978-3-030-89987-5 . S2CID 246886446 .
- ^ Шрикумар, Шрихари.; Гангули, Абхиджит; Халил, Самех; Чакрабарти, Суприя.; Хьюитт, Нил; Мондол, Джаянта.; Шах, Нихилкумар. (2023). «Термооптическая характеристика новой гибридной наножидкости MXene/углеродных точек для целей теплопередачи» . Журнал чистого производства . 434 (29): 140395. doi : 10.1016/j.jclepro.2023.140395 .
- ^ Перейти обратно: а б Ким С.Дж., Ко Х.Дж., Рен С.Э., Квон О., Малески К., Чо С.Ю. и др. (февраль 2018 г.). «Металлические датчики газа Ti 3 C 2 T x MXene со сверхвысоким соотношением сигнал/шум» . АСУ Нано . 12 (2): 986–993. дои : 10.1021/acsnano.7b07460 . ПМИД 29368519 .
- ^ Раманавичюс С., Раманавичюс А (декабрь 2020 г.). «Прогресс и идеи в применении MXenes в качестве новых 2D-наноматериалов, подходящих для биосенсоров и конструкции биотопливных ячеек» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (23): 9224. doi : 10.3390/ijms21239224 . ПМК 7730251 . ПМИД 33287304 .
- ^ Перейти обратно: а б Адомавичюте-Грабусове С, Раманавичюс С, Попов А, Шаблинскас В, Гогоци О, Раманавичюс А (август 2021 г.). «Селективное усиление спектральных полос ГКР адсорбата салициловой кислоты на 2D-пленке MXene на основе Ti3C2Tx» . Хемосенсоры . 9 (8): 223. doi : 10.3390/chemosensors9080223 . ISSN 2227-9040 .
- ^ Пэн Ю, Линь С, Лонг Л, Масаки Т, Тан М, Ян Л и др. (январь 2021 г.). «Резонанс переноса заряда и электромагнитное усиление синергически обеспечивают MXenes превосходную чувствительность SERS для обнаружения S-белка SARS-CoV-2» . Нано-микробуквы . 13 (1): 52. Бибкод : 2021NML....13...52P . дои : 10.1007/s40820-020-00565-4 . ПМЦ 7783703 . PMID 33425476 .
- ^ Перейти обратно: а б с Рен С.Э., Чжао М.К., Макарян Т., Халим Дж., Бута М., Кота С. и др. (2016). «Пористые двумерные чешуйки карбида переходного металла (MXene) для высокопроизводительных литий-ионных накопителей» . ХимЭлектроХим . 3 (5): 689–693. дои : 10.1002/celc.201600059 . ОСТИ 1261374 .
- ^ Сарычева А, Полеми А, Лю Й, Дандекар К, Анасори Б, Гогоци Й (сентябрь 2018 г.). «2D карбид титана (MXene) для беспроводной связи» . Достижения науки . 4 (9): eaau0920. Бибкод : 2018SciA....4..920S . дои : 10.1126/sciadv.aau0920 . ПМК 6155117 . ПМИД 30255151 .
- ^ Хан М., Лю Ю., Рахманов Р., Исраэль С., Таджин М.А., Фридман Г. и др. (январь 2021 г.). «Обработанные раствором антенны Ti 3 C 2 T x MXene для радиочастотной связи» . Продвинутые материалы . 33 (1): e2003225. Бибкод : 2021AdM....3303225H . дои : 10.1002/adma.202003225 . ПМЦ 9119193 . ПМИД 33251683 . S2CID 227235744 .
- ^ Хантанасирисакул К., Альхабеб М., Липатов А., Малески К., Анасори Б., Саллес П. и др. (2019). «Влияние синтеза и обработки на оптоэлектронные свойства карбонитрида титана MXene». Химия материалов . 31 (8): 2941–2951. doi : 10.1021/acs.chemmater.9b00401 . ОСТИ 1774175 . S2CID 146157678 .