MXene基水凝胶复合材料的研究进展

MXenes是一类新型二维纳米片,随着MXenes材料的迅速发展,近年来,兴起了一种新型材料,即MXene基水凝胶复合材料,其在生物医学、能源、电磁干扰屏蔽、传感器等方面均具有广泛的应用前景。但目前MXene基水凝胶复合材料的制备和应用仍处于起步阶段。本文主要回顾MXene基水凝胶复合材料的最新进展,详细梳理MXene基水凝胶复合材料的制备方法,并重点介绍其潜在应用前景。最后,针对MXene基水凝胶复合材料领域中所面临的机遇和挑战进行展望。      

氧化石墨的制备及应用

综述制备氧化石墨的Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法等化学氧化方法,以及利用水溶液电解质、离子液体电解质的电化学氧化法等,总结其反应原理及其优缺点;概括氧化石墨(烯)在模板材料、废水处理、脱盐作用、生物材料和电池材料等领域的应用。提出石墨烯具有良好理化性能,在能源、化学等领域应用前景广阔,且氧化石墨合成技术起着决定性作用;对于不同的目标产物,有针对性地设计功能化复合材料,实现对目标物高效作用,将在复合材料领域发展空间广阔。     

氧化石墨烯的制备及其负载抗感染药物的研究

石墨烯是由碳原子以sp2杂化排列形成的,具有单原子层结构的新型二维原子晶体。迄今为止,石墨烯的量子物理特性及其在纳米电子元件、透明导体、纳米复合材料等方面的潜在应用已被人们研究,但其在生物医药领域的应用却很少有报道。文章制备出功能化的氧化石墨烯具有良好的水溶性和稳定性,通过研究氧化石墨烯与抗感染药物-哌拉西林钠他唑巴坦钠的作用机制,探索其在生物医药领域的应用。     

二维材料MXenes在传感领域的应用研究进展

二维(2D)材料MXenes独特的结构、组成和物理化学特性,使其成为继石墨烯之后2D材料研究领域又一种"明星"材料.MXenes的应用范围从机械、光学、电子、储能等领域扩展到生物医学、环境保护等.这主要是由于其具有大比表面积、高导电性、丰富的表面功能基团、良好的生物相容性,以及可利用各种聚合物或纳米颗粒进行表面功能化,使其有望应用于精准的生物传感、有毒气体和液体污染物传感监测平台.目前,MXenes材料在传感领域的研究主要集中于电流型生物传感、生物/气体电阻传感和压电传感等.在生物电化学传感中,MXenes材料主要用作蛋白质、生物酶、生物发光材料等的固定化基质,以利用其大比表面积、高导电性的特性,提高电子传质效率和速率,从而达到提高传感灵敏度、降低检测限的目的;生物/气体电阻传感是基于MXenes材料对外来吸附分子(生物分子或气体分子)造成的电导率扰动的灵敏性反映,而MXenes材料对外来生物分子或气体分子的吸附是基于其丰富的功能基团(主要为-OH、-F、-O、-Cl等)与这些分子之间的相互作用;压电传感方面的研究主要集中于便携式或可穿戴式压电传感器,MXenes受应力作用,其层间距发生变化,导致其电导率发生变化而产生电信号.可见,在传感器的应用中,人们利用的是MXenes材料的大比表面积和导电性以及表面功能基团.但是,MXenes材料的导电性受表面功能基团的影响,这些基团在一定程度上会降低MXenes的导电性,甚至某些基团使其变为半导体,这不利于传感器高导电性的要求.事实上,功能基团和高电导率是一对矛盾体,研究工作需要在两者之间寻找最佳平衡点.另外,不同的功能基团对不同元素类型的MXenes材料的导电性影响也存在差别.因此,研究者在研究利用进一步的功能化修饰电极(例如修饰贵金属纳米粒子、碳纳米管等)来克服电导率的问题的同时,也在积极寻求更适合传感的不同元素类型的MXenes材料.本文简要概述了MXenes材料的制备、结构、性能研究进展,重点综述了为生物医学、环境保护应用而设计的MXenes传感器的构建及其最新研究进展,包括电流型生物传感、可穿戴式生物传感、MXenes还原电化学传感、生物电阻传感、气体电阻传感、压电/应变传感等.本文还讨论了MXenes材料在传感领域应用面临的困难和挑战.希望本文能在MXenes传感器的开发及应用中为研究者提供有益的指导和帮助.     

氧化石墨烯及其与聚合物的复合

石墨烯是单原子厚度的二维碳原子晶体,也是性能优异的新型纳米复合填料.近三年来,石墨烯从概念上的二维材料变成现实材料,在化学和物理学界均引起轰动.通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景,认为通过机械剥离氧化石墨可规模化制备氧化石墨烯,进一步将其化学改性并制备复合材料已取得较大进展,这一途径被认为足石墨烯规模化应用的战略起点.     

氧化石墨烯/壳聚糖生物复合材料的制备及应用研究进展

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料是近几年发展的一种新型生物复合材料,具有独特的力学性能、吸附性能、电化学性能以及抗菌性能等。本文综述了近几年来氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的研究进展,简单介绍了该复合材料的制备方法,详细阐述了该复合材料在高机械强度材料、废水处理、电化学传感器、生物医学材料等领域的应用研究,最后对氧化石墨烯/壳聚糖复合材料在低成本、大规模制备,复合材料的结构性质以及在新领域的应用等方面进行了展望。     

二维过渡金属碳氮化合物的生物医学应用

二维过渡金属碳化物、氮化物及碳氮化合物(MXenes)是一类新兴的二维纳米材料。由于其独特的光、电、磁、热等物理化学性能,MXenes二维材料被广泛应用到能源储备、环境监测、化学催化等领域。由于其大的比表面积、优异的近红外吸收和组分可调换等性质,近年来在生物医学方面也得到了快速的发展。简要介绍了MXenes二维纳米材料的制备方法、表面修饰、生物应用(生物检测、生物成像、药物载体和肿瘤治疗)以及生物安全性研究,并对MXenes二维纳米材料在未来生物医学领域的发展进行了展望。     

氧化石墨烯/聚合物复合材料的研究进展

介绍了氧化石墨烯及其改性,氧化石墨烯/聚合物的制备方法。优异的性能使复合材料应用广泛,主要用在超级电容器、燃料电池、阻燃材料、生物医学等领域。同时提出了复合材料研究中的一些问题,如氧化石墨烯的改性及复合材料的实际应用。     

CO催化氧化催化剂活性成分研究进展

CO催化氧化消除在环保、氢燃料电池等许多领域具有重要应用,其催化剂活性成分可以使用单组分及多组分的贵金属、非贵金属、金属氧化物、复合氧化物等。非贵金属活性成分的使用对降低催化剂的成本具有重要意义。从催化剂活性成分的角度来审视不同催化剂的催化性能和构效关系,综述了CO催化氧化催化剂的研究现状。     

金属基磷化物纳米材料制备与电催化应用研究进展

处于纳米尺度的磷化物及其与贵金属构成的复合材料具有独特的物理和化学性质,在电催化领域有广泛应用。例如,在甲醇电催化氧化反应中,由于磷(P)比金属铂(Pt)或钯(Pd)等具有更大的电负性,金属原子的外层电子被P吸引而偏向P原子,从而间接提高了Pt或Pd对CO类中间产物的耐受性;在电解水析氢反应中,P可以作为质子受体,增强H⁺在金属上的吸附,从而促进析氢反应;在电解水析氧反应中,金属基磷化物容易被氧化成氧化物和氢氧化物,从而形成氧化物/氢氧化物-磷化物界面,进一步促进析氧反应。纳米颗粒的催化性能很大程度上取决于催化剂的结构、组分、组分之间的相互作用以及活性位点的电子结构,因此,对金属基磷化物基纳米复合材料的这些性质进行合理调控是提升其电催化性能的关键。本文所综述的材料范围包含金属基磷化物本身及其与贵金属构成的纳米复合材料,首先概括介绍金属基磷化物基纳米复合材料的合成方法和表征技术,进而阐述如何利用复合材料中晶格应变和电子耦合等物理效应提升电催化活性和稳定性。最后,围绕金属基磷化物基纳米复合材料电催化性能进一步提升的问题,对其未来合成策略和发展进行展望。     

氧化石墨烯复合材料在包装领域应用的研究进展

目的整理分析目前国内外氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展,对未来的发展进行展望。方法归纳整理国内外文献,简单介绍氧化石墨烯的基本性能及制备,氧化石墨烯复合材料的制备,并重点整理分析氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展。结果氧化石墨烯具有独特的二维纳米片层结构、超大的比表面积和亲水极性界面,通过添加氧化石墨烯可明显改善复合材料的力学性能、阻隔性能、抗菌性能等。结论氧化石墨烯复合材料具有阻隔性高、力学性能好等优点,广泛应用于包装材料领域,并且在抗菌、防腐、阻燃等包装材料领域具有良好的发展前景。     

氧化石墨插层纳米复合材料的制备研究进展

氧化石墨（GO）插层纳米复合材料是一种新型的纳米复合材料。介绍了氧化石墨的结构、制备方法和性质；重点论述了聚合物/氧化石墨插层纳米复合材料和无机物/氧化石墨插层纳米复合材料的制备研究进展，介绍了半导体氧化物/氧化石墨插层纳米复合材料。     

二维纳米材料MXenes及其复合物在电催化领域中的应用研究进展

MXenes作为一种新兴的二维层状过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物, 近年来被广泛应用于物理、化学、材料科学和纳米技术领域当中。MXenes制备过程中会不可避免地出现缺陷和—O, —OH, —F官能团, 同时具备高的电导率和大的比表面积, 使得MXenes具有良好的电子转移速率, 可作为一种优良的电化学催化剂。本文综述了MXenes在电催化领域的研究进展, 介绍了MXenes多种合成方法、不同掺杂类型的发展现状, 重点讨论了其在电催化产氢、产氧、氧气还原、CO₂还原以及氮气还原过程中的应用及机理研究, 并指出目前MXenes制备方法应朝着环境友好、形貌可控、难以氧化和高的可调节性方向发展, 以便应用于不同的电催化反应中。     

新型多孔碳泡沫材料的制备及其应用研究

碳泡沫材料不同于常规碳材料,是一种以碳原子相互连接成为骨架结构的轻质多孔固体材料,具有新颖的结构和形貌。空腔的结构包括五边形十二面体和球形等。由于具有独特的微观结构、较高的孔体积和较大的表面积以及优良的热导率和抗压性等特点,使其在众多领域里显示出潜在的应用价值,可应用于催化剂载体材料、复合材料和电化学等领域。因此,新型的碳泡沫材料及其应用研究迅速成为碳材料研究领域的热点之一。综述了新型碳泡沫材料的制备及其应用的研究进展,探讨了碳泡沫材料制备和应用方面所面临的实际问题以及今后在实际应用中的发展趋势和前景。     

氧化石墨烯复合材料的研究进展

氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料,具有较高的比表面积和表面丰富的官能团.简单介绍了氧化石墨烯的制备方法,重点阐述了氧化石墨烯复合材料的研究进展,包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料的合成方法、性能以及应用领域,展望了氧化石墨烯的制备及其复合材料今后的研究方向,提出少引入或者不引入杂离子的新型绿色环保的制备方法是氧化石墨烯制备的发展方向,氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点.     

纳米银-氧化石墨烯复合材料抗菌性能研究进展

纳米银-氧化石墨烯是一种新型抗菌复合材料,具有比表面积大、无耐药性、广谱抗菌和对哺乳动物细胞毒性低的特点,在生物医用材料和抗菌材料上有着潜在应用。主要介绍了纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法,总结了纳米银-氧化石墨烯复合材料的杀菌机理,提出了提高其杀菌性能的方法,对于石墨烯及其衍生物复合材料的研究具有借鉴意义。     

新型石墨烯复合材料的研究进展

石墨烯复合材料具有不同的结构和组成,包括石墨烯/聚合物、石墨烯/金属、石墨烯/金属氧化物等二元复合材料以及石墨烯/无机材料/聚合物三元复合材料.它们优异的物理和化学性质,在众多领域内显示出广阔的应用前景,如储能、传感器、催化剂载体和电极材料等领域.制备具有新颖结构和组成的石墨烯材料及其应用研究已经成为复合材料领域的研究前沿和热点之一.综述了新型石墨烯复合材料的制备、组成以及应用的研究进展,探讨了该研究领域亟待解决的问题以及今后可能的发展前景.     

贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应

直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于具有能量效率高, 携带方便和环境友好等特点, 作为新型清洁能源受到越来越多的关注。阳极催化剂的优劣是影响DMFCs性能的关键因素之一。近年来研究显示, 利用具有光催化活性的半导体材料作为贵金属催化剂的载体, 在外界光源的照射下, 能够极大地改善电极的电催化活性和稳定性。本文对该类新型光响应贵金属/半导体电极在光照条件下对增强甲醇的电催化氧化性能方面进行了总结和概述。首先, 阐述了光照增强电极电催化甲醇氧化性能的基本反应机制; 然后, 对该类电极的制备方法以及催化活性等方面的研究进展进行了系统总结; 最后, 对该类电极在未来DMFCs中应用存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

MXenes的制备、性质及其在肿瘤诊疗中的研究进展

二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)已成为二维材料中一个新兴的热点领域。MXenes材料具有优异的电子传递性能、出色的光热转换性能、较高的比表面积、良好的生物相容性和低毒性等特点, 在肿瘤诊疗中显示出良好的应用前景。本文简要总结了MXenes的制备方法, 包括氢氟酸法、氟盐法、熔融盐法、碱辅助水热法和化学气相沉积法, 及其稳定性、机械性质、光学性质和电学性质。重点综述了MXenes在肿瘤诊疗中的应用, 包括光热治疗、多模式联合治疗、构建MXenes表面介孔材料的联合治疗和MXenes主动靶向联合治疗, 以及建立MXenes诊断-治疗一体化平台。最后简要介绍了MXenes可能辅助肿瘤诊疗的其他特性及其应用, 并阐述了MXenes在肿瘤诊疗中存在的挑战以及未来发展前景。     

Pt/TiO2-NTs复合材料的制备及其甲醇电氧化机理研究

采用水热法合成锐钛矿型TiO2纳米管(TiO2-NTs),并以其为载体制备了Pt/TiO2-NTs复合材料。用TEM、XRD对复合材料的形貌和结构进行了表征,TEM测试表明Pt纳米粒子以簇状形式均匀地分散在TiO2纳米管表面。运用循环伏安法研究了Pt/TiO2-NTs复合材料在不同条件下对硫酸中甲醇的电催化活性,并讨论了甲醇的电氧化机理。结果表明,Pt/TiO2-NTs复合材料具有出色的电催化活性。因此,TiO2-NTs被认为是非常有潜力的燃料电池贵金属催化剂载体材料。