MXenes在柔性力敏传感器中的应用研究进展

随着可穿戴柔性电子技术的发展, 高灵敏度和宽感应范围的柔性力敏传感器的需求量逐渐增大, 如何选择兼具高导电性和良好柔性的材料作为传感器的敏感材料是获得高性能传感器的关键。近年来, MXene材料因其导电性好、柔韧性高、亲水性好以及合成可控等优点成为一种极具潜力的导电敏感材料。本文就MXene基柔性力敏传感器的类型、敏感材料的微结构设计方式、传感性能及传感机理等方面的研究进展进行了阐述和总结。     

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。     

石墨烯及MXenes在氢气传感器中的应用研究进展

随着石油、煤炭和天然气等化石能源的枯竭,氢能在工业生产和交通运输等方面展现了愈加关键的作用。氢能产业对储氢装置在生产、储运、加注和使用全链条过程中提出了“耐高压、高密封及燃爆安全”等性能的全面要求,高灵敏、快速响应、高选择性和高稳定性的氢气传感器是保障氢能系统安全的重要检测装备。高性能氢气传感器成功制备与应用的关键是研发新型的氢敏材料。石墨烯和MXenes是极具代表性的二维平面纳米材料,不仅具有超高的电学和力学性能,而且易于进行功能化修饰且不影响其固有性能,因此在氢气传感领域具有极大的应用潜力。本文综述了石墨烯和MXenes的基本结构、类型和合成方法,总结了其在氢气传感器中的应用研究进展,指出了存在的问题并提出了解决方案,还对氢气传感器未来的研究方向进行了展望。     

MXenes二维纳米材料及其在锂离子电池中的应用研究进展

锂离子电池被认为是富有前途的能源储存器件,寻找高性能锂电池新材料已成为全世界的研究热点。MXenes材料是一种新型过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物二维纳米材料的统称,具有比表面积大、导电性能好、储锂容量较高、循环和倍率性能优异等特点,是一种具有光明应用前景的锂离子电池材料。本文对MXenes材料在锂离子电池应用研究中的重大突破进行了综述,介绍了其制备方法、结构性能、储锂机理,归纳了其在锂离子电池中的具体应用及机制,分析了当前存在问题。综述指出MXenes材料研究,应利用其自身亲水性和导电性优势,在复合电极材料、自支撑电极材料等方面重点部署,为高性能锂子电池关键技术带来突破。     

智能响应型小分子探针在肿瘤诊疗方面的研究进展

自从美国耶鲁大学科学家古德曼和吉尔曼偶然发现化合物氮芥能够使患有淋巴癌的小鼠肿块变小,从此开启了癌症药物治疗的新篇章.目前虽然已有大量药物被研发出来并成功用于临床肿瘤的诊断与治疗,但它们仍然存在如生物相容性不好、毒副作用大和耐药性等问题.因此,开发新型、高效的肿瘤诊疗药物迫在眉睫.近年来,研发智能化响应型肿瘤探针逐渐引起科学家们的兴趣.以肿瘤微环境特征因素(微酸、酶、氧化-还原物质、乏氧和信号分子等)和外源场(光、射线和超声等)等为刺激体,一大批刺激响应型肿瘤探针被设计和制备.研究结果表明这些探针不仅提高了肿瘤的诊疗效果还显著降低了对机体的毒副作用,有望实现肿瘤的精准诊治.本文着重介绍了肿瘤诊疗分子探针的发展历程,总结了近两年来智能响应型小分子探针在肿瘤诊疗方面的应用进展,展望了智能化响应型探针在肿瘤诊疗领域的发展方向和愿景.     

新型二维MXenes材料在燃料电池中的应用研究进展

MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等,MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大比表面积、优异的导电性和稳定性等特点,可以有效提高贵金属催化剂的催化效率或直接作为一类非贵金属催化剂,被视为当前极具前途的一类燃料电池电催化剂或载体。本文详细介绍MXenes的结构、性质及其制备方法,综述MXenes及其复合材料在氧还原、甲酸氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应领域的最新应用研究成果,指出MXenes材料目前存在的主要问题(如难以制备分散均匀的多层MXenes薄片或少层甚至单层MXenes薄片,由于较高的表面能容易重新堆积等),提出制备更多的新型MXenes并将其与各类材料进行复合,促进MXenes及其复合材料在燃料电池领域的应用。     

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.     

Ti3C2TX MXenes材料在超级电容器中的应用研究进展

近年来人们对储能设备的需求加大,超级电容器因其优异的性能而受到研究者青睐。二维过渡MXenes材料是一种类似于石墨烯的二维片层材料,具有独特的结构和丰富的官能团,其中Ti₃C₂T_X MXenes材料因其具有优异的导电性、高比面积和高比电容等优点而被广泛用作超级电容器电极材料。然而,Ti₃C₂T_X材料存在易氧化和自堆叠等问题,作为电极材料需要对其性能进行改性和优化。本文主要介绍了Ti₃C₂TX材料常用的制备方法(如HF刻蚀、氟化盐刻蚀、碱刻蚀、电化学刻蚀等)及Ti₃C₂TX在超级电容器应用过程的性能改性研究现状,包括构建Ti₃C₂T_X多孔结构、进行表面修饰及制备Ti₃C₂T_X复合电极,并展望了Ti₃C₂     

纳米材料的性质及其制备方法

回顾了近年来国内纳米材料研究的进展情况 ,详细介绍了纳米材料的基本性质、制备方法及其特点 ,并预测了其具有很大潜力的应用领域。     

Recent Progress in Emerging Novel MXenes Based Materials and their Fascinating Sensing Applications

Early transition metals based 2D carbides, nitrides and carbonitrides nanomaterials are known as MXenes, a novel and extensive new class of 2D materials family. Since the first accidently synthesis based discovery of Ti₃C₂ in 2011, more than 50 additional compositions have been experimentally reported, including at least eight distinct synthesis methods and also more than 100 stoichiometries are theoretically studied. Due to its distinctive surface chemistry, graphene like shape, metallic conductivity, high hydrophilicity, outstanding mechanical and thermal properties, redox capacity and affordable with mass-produced nature, this diverse MXenes are of tremendous scientific and technological significance. In this review, first we'll come across the MXene based nanomaterials possible synthesis methods, their advantages, limitations and future suggestions, new chemistry related to their selected properties and potential sensing applications, which will help us to explain why this family is growing very fast as compared to other 2D families. Secondly, problems that help to further improve commercialization of the MXene nanomaterials based sensors are examined, and many advances in the commercializing of the MXene nanomaterials based sensors are proposed. At the end, we'll go through the current challenges, limitations and future suggestions.     

纸基超疏水材料制备及应用的研究进展

目的 使相关研究者快速了解纸基超疏水材料的制备方法和应用,并为开发新型纸基超疏水材料提供思路和参考。方法 对超疏水的理论模型进行概述,按照制备方法分类总结纸基超疏水材料的研究进展,对各类制备方法的优缺点进行评述。结果 制备纸基超疏水材料的方法主要有表面涂布法、静电纺丝技术、浸渍涂布法、表面化学改性法、层层组装法、相分离法、非溶剂蒸汽法、超临界溶液快速膨胀技术等,其中表面涂布法和浸渍涂布法具有成本低廉、操作简单、易于实现大规模生产等优点,应用最为广泛。结论 纸基超疏水材料的绿色制备及多功能纸基超疏水材料的开发是该领域未来发展的主要方向。     

铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展

铝基非晶合金因其独特的物理和化学性能在诸多领域具有广泛的应用前景,综述了铝基非晶合金的成分体系、制备方法、性能特点及应用研究进展。首先,介绍了铝基非晶合金的发展历史和成分体系,目前铝基非晶主要分为3大体系：二元、三元和多元体系,以及综合性能和形成能力2大方面,多元体系表现更佳,并逐渐向更多元化发展;其次,系统介绍了铝基非晶合金的制备方法,包括粉末状、薄带状、块体样品的制备,相较于非晶薄带的制备,块体和粉状的制备方法较为丰富,而粉状非晶通常作为铝基非晶涂层的预制材料;随后,详细介绍了铝基非晶合金的性能特点、应用现状及发展趋势,从性能上来看,铝基非晶在强度和硬度以及耐腐蚀性能上表现良好,目前主要以涂层的形式参与应用,除此之外,研究者们也开始对磁性和热塑性展开研究,由于玻璃形成能力的限制,作为结构材料的应用较少;最后,对其未来应用前景进行了展望,认为涂层是目前铝基非晶合金最具应用前景的工程化方式。     

Cancer‐Associated,Stimuli‐Driven,Turn on Theranostics for Multimodality Imaging and Therapy

Advances in bioinformatics, genomics, proteomics, and metabolomics have facilitated the development of novel anticancer agents that have decreased side effects and increased safety. Theranostics, systems that have combined therapeutic effects and diagnostic capabilities, have garnered increasing attention recently because of their potential use in personalized medicine, including cancer‐targeting treatments for patients. One interesting approach to achieving this potential involves the development of cancer‐associated, stimuli‐driven, turn on theranostics. Multicomponent constructs of this type would have the capability of selectively delivering therapeutic reagents into cancer cells or tumor tissues while simultaneously generating unique signals that can be readily monitored under both in vitro and in vivo conditions. Specifically, their combined anticancer activities and selective visual signal respond to cancer‐associated stimuli, would make these theranostic agents more highly efficient and specific for cancer treatment and diagnosis. This article focuses on the progress of stimuli‐responsive turn on theranostics that activate diagnostic signals and release therapeutic reagents in response to the cancer‐associated stimuli. The present article not only provides the fundamental backgrounds of diagnostic and therapeutic tools that have been widely utilized for developing theranostic agents, but also discusses the current approaches for developing stimuli‐responsive turn on theranostics.     

石墨烯常用制备和表征方法研究状态分析

对目前石墨烯制备常用的几种方法进行了简要介绍,并评价了各种方法的特点和存在的问题。文章还列举了石墨烯结构和性能表征所用的主要方法,其中Raman光谱、X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪是石墨烯研究所需的主要手段,为石墨烯的应用研究提供了保障。     

碳点的制备与应用研究进展

综述了碳点的制备、发光原理以及应用的研究进展,重点介绍了碳点制备方法,讨论了自上而下法中电弧放电、激光消融和电化学氧化法以及自下而上法中燃烧法、模板法、水热法及热解法等制备碳点的优缺点、荧光量子产率以及研究趋势;指出未来研究中,需进一步优化碳点合成及修饰方法,深入探究碳点发光机理,提高碳点荧光量子产率;而制备能精确、灵敏、快速且易于检测荧光信号的碳点是其在应用中为各种化学检测及分析提供新技术和新方法的关键。     

石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯是碳原子以sp2杂化连接而成的单原子层结构,这一独特的二维结构使得石墨烯具有优异的光电性能、热稳定性以及化学性能.石墨烯复合材料的制备、性能和应用成为近年的研究热点.本文综述了石墨烯复合材料的制备方法,包括石墨烯/高分子复合材料、石墨烯/金属(金属氧化物)复合材料、石墨烯三元复合材料,以及石墨烯复合材料在锂电池、电容器、光伏材料、传感器等方面的应用研究进展,指出了石墨烯复合材料研究的重要方向.     

纳米二氧化铈制备和应用研究进展

目的 通过比较各类纳米二氧化铈制备方法的优缺点,总结纳米二氧化铈在食品生物化学检测、催化与燃料电池等领域的应用研究,以促进纳米CeO2的发展,并为其应用提供参考.方法 对比分析纳米二氧化铈的制备方法,包括水热合成法、沉淀法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法和电化学沉积法.阐述纳米CeO2在催化(催化甲苯、CO和NOx、光催化)、食品生物化学检测(抗坏血酸、葡萄糖、黄嘌呤检测等)、燃料电池、食品包装等领域中的应用.结果 通常采用水热合成法制备纳米CeO2.纳米CeO2负载贵金属可制备生物检测催化剂及燃料电池阳极催化剂;纳米CeO2复合金属氧化物可用于制备抗紫外功能的食品包装.结论 纳米CeO2在食品生物化学检测、催化与燃料电池等领域有广阔的研究空间.