Jump to content

MXenes

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 ]
на сканирующем электронном микроскопе. Изображение MXene, полученного высокочастотным травлением Ti 3 AlC 2

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]

MXenes производятся путем селективного травления элемента «A» из фазовой структуры MAX.

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]

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 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]

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]

  1. ^ 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 .
  2. ^ 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 .
  3. ^ 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 .
  4. ^ 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 .
  5. ^ 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 .
  6. ^ 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 .
  7. ^ 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 .
  8. ^ 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 .
  9. ^ 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 .
  10. ^ «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.
  11. ^ 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 .
  12. ^ 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 .
  13. ^ 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 .
  14. ^ 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 .
  15. ^ 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 .
  16. ^ 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 ].
  17. ^ 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 .
  18. ^ 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 .
  19. ^ 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 .
  20. ^ 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 .
  21. ^ 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 .
  22. ^ 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 .
  23. ^ 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 /
  24. ^ 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 .
  25. ^ 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 .
  26. ^ 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 . Скрипта Материалия . 108 : 147–150. дои : 10.1016/j.scriptamat.2015.07.003 .
  27. ^ 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 .
  28. ^ 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 .
  29. ^ 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 .
  30. ^ 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 .
  31. ^ 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 .
  32. ^ 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 .
  33. ^ 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 .
  34. ^ 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 .
  35. ^ 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 .
  36. ^ 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 .
  37. ^ 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 .
  38. ^ 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 .
  39. ^ «Новая стратегия синтеза двумерных неорганических материалов, используемых в конденсаторах, батареях и композитах» . физ.орг . Проверено 15 июля 2020 г.
  40. ^ 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 .
  41. ^ 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 .
  42. ^ 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 .
  43. ^ 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 .
  44. ^ 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 .
  45. ^ 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 .
  46. ^ 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 .
  47. ^ 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 .
  48. ^ 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 .
  49. ^ 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 .
  50. ^ 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 .
  51. ^ 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 .
  52. ^ 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 .
  53. ^ 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 .
  54. ^ 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 .
  55. ^ 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 .
  56. ^ 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 .
  57. ^ 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 .
  58. ^ 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 .
  59. ^ 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 .
  60. ^ 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 .
  61. ^ 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 .
  62. ^ 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 .
  63. ^ 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 .
  64. ^ 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 .
  65. ^ 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 .
  66. ^ 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 .
  67. ^ 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 .
  68. ^ 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 .
  69. ^ 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 .
  70. ^ 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 .
  71. ^ 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 .
  72. ^ 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 .
  73. ^ 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 .
  74. ^ 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 .
  75. ^ 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 .
  76. ^ 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 .
  77. ^ 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 .
  78. ^ 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 .
  79. ^ 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 .
  80. ^ 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 .
  81. ^ 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 .
  82. ^ 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 .
  83. ^ 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 .
  84. ^ 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 .
  85. ^ 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 .
  86. ^ 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 .
  87. ^ 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 .
  88. ^ 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 .
  89. ^ 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 .
  90. ^ 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 .
  91. ^ 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 .
  92. ^ 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 .
  93. ^ 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 .
  94. ^ 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 .
  95. ^ 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 .
  96. ^ 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 .
  97. ^ 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 .
  98. ^ 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 .
  99. ^ 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 .
  100. ^ 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 .
  101. ^ 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 .
  102. ^ 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 .
  103. ^ 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 .
  104. ^ 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 .
  105. ^ 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 .
  106. ^ 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 .
  107. ^ 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 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 629aa0ca89425faf23e88ad14569ba49__1717503060
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/62/49/629aa0ca89425faf23e88ad14569ba49.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
MXenes - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)