MXene材料的制备及其在锂离子电池负极的研究进展

MXene作为一种新型二维材料,由于其表面亲水性、金属导电性和丰富的表面化学性质,被广泛应用于锂离子电池。然而,纯MXene的理论容量较低。此外,MXene纳米片易发生堆叠,从而造成不可逆的容量损失,这些缺陷严重制约了其实际应用。通过将MXene与其他材料进行复合可以改善其自身缺陷,进而提高其商业化前景。综述了MXene的合成方法以及MXene材料作为锂离子电池负极材料的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。     

二维MXene材料——Ti3C2Tx在钠离子电池中的研究进展

作为第一个被制备出来的MXene材料,Ti₃C₂T_x独特的二维层状结构使其具有良好的电学、光学、力学与热电等性质,在电化学储能领域展现出巨大的潜力。由于钠储量在地球中较为丰富且远高于锂储量,因此钠离子电池具有成本低等优点,成为近几年储能领域的研究热点。主要围绕Ti₃C₂T_x的特性,介绍了其通过插层、造孔等改性方法以及与单质、金属氧化物、金属硫化物结合构成复合材料作为钠离子电池电极材料的研究进展。最后指出应采取基于钠离子脱嵌或反应的更有针对性的优化方法提升总体的电化学性能。     

二维MXene材料在油水分离领域的研究进展

在石油开采、运输和加工过程中,大量油类污染物不可避免地进入到水体中,造成资源浪费的同时也严重破坏了生态环境。MXene是一种拥有二维片层结构的过渡金属碳/氮化物,由于其特殊的微观结构和优异的亲水性,已在油水分离领域得到了研究者的广泛关注。然而,MXene的油水分离研究还处在起步阶段,分离机理也有待进一步明确。首先归纳总结了MXene纳米片的制备方法,从MXene表面润湿性原理的角度出发,结合MXene独特的物理化学性质,从理论上论证了MXene材料应用于油水分离领域的可行性。其次,综述了当前MXene基吸附材料与MXene基膜材料在油水分离领域的最新研究进展,证明了MXene材料能有效地处理不同类型的含油废水,并系统地分析了MXene材料对于油污的吸附和分离机理。最后,归纳了目前MXene在油水处理过程中面临的各种挑战,并对MXene在油水分离领域的未来发展做了展望。     

体育器材用MXene材料(二维碳化钛)综述

MXene材料的出现在体育运动器材领域占有着不可替代的位置,MXene材料技术的发展对体育运动材料来说具有极大的促进作用.该文首先对MXene材料作了概述,然后对MXene材料的结构、物理特性进行了讨论,对MXene材料的刻蚀进行了详细的介绍,最后对MXene材料的性能及MXene材料在体育器材中的应用综述.     

新型二维材料MXene吸附重金属的研究进展

近年来,新型纳米材料MXene因独特的形态及化学结构受到了广泛关注。MXene是一个二维过渡金属碳化物和氮化物的家族,通常由刻蚀前驱体MAX层状金属陶瓷相合成。通过刻蚀较弱的A原子将MAX上下两层抽出,即可得到层状的MXene材料。该类材料具有类石墨烯二维层状结构、较大的比表面积、良好的亲水性能、优异的稳定性和导电性,...     

MXene在涂料中的应用研究进展

MXene是近年来发展的一类新型过渡金属碳/氮化物二维纳米材料,其在有机涂料中的应用逐渐引起关注。在MXene的种类、制备方法和性能的简介基础上,总结了其在电磁屏蔽涂料、防腐涂料和多功能涂料制备中的研究进展。报道显示,采用MXene制备的电磁屏蔽薄膜或涂层性能突出,MXene也能显著改善纯环氧树脂或纯聚氨酯树脂涂层的防腐性能,并在多功能涂层中展现出了良好的发展前景,但MXene与涂料各组分的相互作用研究仍缺乏深度和广度,影响其在涂层中的空间分布调控。建议今后加强MXene规模化制备方法和表面改性研究,扩展MXene研究对象及其应用的涂料领域。     

MXene在生物质基储能纳米材料领域中的应用研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的层状二维纳米材料,具有高导电性和高比表面积等优点,常用在储能领域。MXene含有丰富的端基官能团,易与生物质纳米材料形成交联结构并拓宽其层间距,从而提高储能器件的柔韧性及提供更多的离子传输通道。故MXene用于生物质储能纳米材料逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来MXene复合生物质基纳米材料在储能领域中的应用,首先介绍了不同MXene的制备方法及其优劣势,其次分别介绍了用CNF、BC、CNC等材料对MXene储能器件的优化改性方法,并总结了MXene复合生物质纳米材料在超级电容器、纳米发电机、二次电池等三种前沿储能器件中的物化特点及性能优势,重点分析了生物质纳米材料在MXene/生物质纳米复合材料中的功能。最后,对MXene复合生物质纳米材料在储能领域所面临的挑战及其未来应用前景进行了分析与展望。     

MXene基负极材料在储钾领域的研究进展

钾离子电池因钾元素具有成本低,地壳丰度大,以及与金属锂相近的氧化还原电位而有望成为下一代电化学储能体系;然而,金属钾更大的半径对钾离子电池的发展提出了新的挑战。近年来,MXene作为一种二维过渡金属碳/氮化物因其独特的结构、良好的机械性能以及出色的导电性而被广泛应用于各类储能体系中。同样,MXene应用在储钾领域,有效提高了钾离子电池及电容器的性能。本综述对MXene的合成方法进行了归纳与总结,同时系统介绍了MXene以及按照嵌入、转化两种机制分类的MXene基复合材料在储钾领域的最新研究进展。     

MXene在电储能领域的研究进展

近年来,过渡金属碳或氮化物MXene一经问世,就引起广泛研究。因其具有独特的物理化学性质,MXene及其复合材料在储能、催化、传感、电磁屏蔽领域存在潜在价值。MXene在锂离子电池、钠离子电池等二次电池和超级电容器的应用中表现出优越的电化学性能,有广阔的应用前景。文中列举了目前广泛使用的磷酸铁锂电池的工作原理。综述了MXene及其复合材料在电储能领域的研究进展,对MXene材料及MXene基复合材料在电储能领域的研究做出展望。     

磷基负极材料在金属离子电池中的现状与趋势

新能源汽车的高速发展,对电池材料的能量密度提出更高的要求。磷由于具有比容量高、倍率性好、资源丰富、价格低廉等特性而被视为最具潜力的金属离子电池负极材料之一。针对磷基负极材料在电化学循环过程中存在的体积膨胀率大、循环性能差、导电性差等缺点,将磷与不同材料复合可以提升其电化学性能。本文重点综述了红磷与不同碳材料的复合,复合材料的制备方法、结构设计以及每种复合材料对电化学性能的影响、每种材料的不足及改进措施：天然多孔碳与红磷结合既可保证材料的电化学性能又可控制材料的成本,逐渐成为一种趋势。接着,综述了以红磷为原料制备不同金属磷化物的研究进展,包括不同金属磷化物的晶体结构、制备方法、电化学循环过程中的氧化还原机制以及每种金属磷化物的研究意义 不同金属磷化物用在合适的特定工作环境下可以取得事半功倍的效果。最后,对磷基材料在金属离子电池中的应用前景进行了展望：研究过程以密度泛函理论、第一性原理等手段指导磷基材料的设计,采用真空和超重力等方式对红磷转化加以控制,最终实现对磷基材料大规模、低成本、高安全的应用。     

MXene材料在电催化还原CO2中的应用

MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的总称。其具有独特的二维风琴状结构、良好的导电性,丰富的官能团及亲水基团,因此在电催化还原CO₂领域中有着广泛的应用。本文综述了MXene材料的结构与性能,制备方法以及MXene材料及其复合材料在电催化还原CO₂领域的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望和总结。     

二维钙钛矿材料制备技术研究进展

钙钛矿因具有可调性结构、低缺陷密度、高载流子迁移率以及带隙可调等优异的物理化学特性而被广泛地应用于太阳能电池和光电探测器等光电器件领域。二维钙钛矿材料由于维度和厚度尺寸减小,引起量子限域效应,使得电子-空穴相互作用增强,激子结合能增大。因此,二维钙钛矿材料与其块体材料相比表现出了更优异的光电特性,并且稳定性增强,迅速成为二维材料领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了剥离法、液相法和气相法等3种二维钙钛矿材料的制备方法,分析了各种方法的优缺点,并对其未来的发展进行了展望。指出二维钙钛矿材料的研究需要重点关注以下两个方面：1）开发一种简单可行的大规模生产大尺寸、高质量、环境友好以及高稳定性的二维钙钛矿材料的制备方法仍然是该领域研究的重点,3种制备方法中气相法是非常有可能实现大规模生产大尺寸、高质量二维钙钛矿材料的有效途径,但是急需解决的问题是降低设备成本以及通过改进工艺条件来提高二维钙钛矿材料的生长速度;2）二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域已经表现出很好的应用前景,但是光电器件的工作原理以及如何精确调控材料形貌与发光性能等这些基础研究仍然需要更深入的探...     

MXene的制备及其在高比能碱金属电池中的应用

双碳目标下,具有高比能量的碱金属电池受到广泛关注,但电池循环过程中枝晶的生长会带来严重安全隐患。新型二维材料（MXene）具有优异的导电性、充足的层间空间、稳定的层状结构,作为金属负极保护材料具有应用价值。首先介绍了MXene的不同制备方法,之后对MXene在金属负极保护领域的应用现状进行了分析和评价。其中,重点总结了三大类MXene与碱金属复合的方法（滚压法、熔融灌注法、电沉积法）,指出当前方法普遍存在易氧化、操作难度大、难以大规模生产等弊端。最后提出MXene的发展应参考石墨烯材料的发展策略,更多地利用其表面活性官能团和片层结构,构筑独立集流体或保护层以获得更好的循环性能。     

二维MXene材料在锂硫电池中的应用

抑制多硫化物穿梭是高容量锂硫电池研究的主要挑战。二维MXene材料具有高效吸附多硫化物的功能。从MXene理化性质、MXene优异的电化学性质及在锂硫电池中应用方面系统地介绍了二维MXene材料在锂硫电池中的研究进展。     

二维MXene基油水分离膜的最新研究进展

含油废水的工业排放和石油泄漏对水生环境构成了严重威胁。MXenes由于其卓越的物理化学特性,在过去十年中作为用于水修复技术的有前途的材料而受到广泛关注。文章综述了MXene基膜在含油废水分离中的最新进展和潜力,评估了各种合成路线,并详细研究了众多影响参数的影响。     

聚合物太阳能电池及材料研究进展

太阳能的充分应用是解决目前人类所面临的能源短缺和环境污染的根本途径。聚合物太阳能电池作为第三代太阳能光伏技术已得到二十多年的研究,其太阳能转化效率已超过10%。回顾聚合物太阳能电池的发展历史和理论研究,太阳能电池的材料与结构对太阳能电池的效率影响很大,尤其是给体材料。从PPV类材料到PT类材料再到PCDTBT、TTBDT、BDTTPD等能级调节后的受体材料,每一次材料的升级,都能让聚合物太阳能电池的效率大幅提高。在聚合物太阳能电池的理论逐渐认识清楚,聚合物太阳能电池制作工艺不断成熟的情况下,研究新型给体材料对向聚合物太阳能电池实用化迈进尤为重要。     

Mxene基材料在吸附污水中金属离子领域的应用

介绍了MXene材料及其合成方法。介绍了MXene材料表面改性对MXene性能的影响机制。综述了MXene基吸附材料对各种金属离子的吸附性能和再生性能的研究。归纳分析了目前MXene材料所存在的问题,并对未来吸附MXene材料的处理提出了展望。     

面向水处理应用的二维MXene膜研究进展

MXene纳米片材料因其二维结构特性和丰富的表面基团而受到广泛关注。MXene纳米片组装成的二维层状膜,通过尺寸筛分效应和静电相互作用可实现溶液中小分子和离子等分离,在水处理领域有着巨大的应用潜力。然而,二维层状MXene膜仍然面临着严峻的挑战,如低稳定性、高内阻、水环境中易溶胀等,导致分离性能不理想。本文以层状MXene膜的分离机理为出发点,重点介绍了目前改善层状MXene膜分离性能的方法及研究进展,并对二维MXene膜水处理应用发展进行展望,期望对基于MXene膜的精密构筑和设计高性能分离膜提供有益参考。     

二维晶体MXene的制备与性能研究进展

MXene是一种新型过渡金属碳化物二维晶体,具有和石墨烯类似的结构.化学式为Mn+1Xn,其中n=1、2、3,M为早期过渡金属元素,X为碳或氮元素.这一类材料可以通过氢氟酸解离层状陶瓷材料MAX相获得,具有优异的力学、电子、磁学等性能.MXene是一种很有前途的新型锂离子电池负极材料,可以用在新型复合材料增强体,可以作为高温润滑材料.这种材料在储能、电子、润滑等领域具有重要的应用价值.本文介绍了该类材料的制备方法、性能、潜在应用及其研究现状.