MXenes材料的制备、应用及其机理综述

MXenes是一种新型二维晶体材料,由过渡金属及碳/氮元素组成,具有与石墨烯类似的结构,在力学性能、抗氧化性、导电性和亲水性等方面表现优异,可广泛应用于多个领域.综述了MXenes的制备方法及形态结构形态,概述了其在电化学、催化、吸附、储氢等领域的应用性能及有关机理,并对MXenes材料的应用前景做出展望.     

基于MXenes材料的电催化析氢研究进展

具有独特层状结构的MXenes是一类新型的二维纳米材料大家族,其中包括二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物。它们具有较高的比表面积、丰富的表面化学性质、良好的亲水性和导电性。得益于这些出色的化学和物理特性,在储能、电磁屏蔽和电催化等应用领域,全世界越来越多的学者对MXenes的研究产生了兴趣。而在这些研究领域当中,电催化析氢(HER)是解决能源短缺问题的有效策略之一。在本文中,介绍了MXenes的结构与性质,综述了近年来MXenes基材料在电催化析氢领域的研究进展。最后,总结并展望了MXenes基电催化剂所面临的挑战与未来的发展方向。     

MXenes及其复合材料在环境领域中的应用

MXenes是一种具有独特层状结构的二维纳米材料,其突出的特性包括机械稳定性、热力学稳定性、高比表面积、生物相容性、大量官能团、易于功能化、抗菌特性、高导电性、亲水性及特殊的光学性质等.基于这些特性,MXenes及其复合材料在环境领域中的应用潜能受到广泛关注.综述了MXenes的特性及其复合材料在环境领域中的应用,重点介绍了MXenes及其复合材料在海水脱盐、去除重金属、去除放射性元素、降解有机污染物领域中的应用.此外,其在解决清洁能源方面也显示出巨大的潜力.最后对MXenes及其复合材料未来发展方向进行了展望.     

MXenes及其在环境领域的应用

MXenes是一种具有独特层状结构的二维纳米材料，其突出的特性包括机械稳定性、热力学稳定性、高比表面积、生物相容性、大量官能团、易于功能化、抗菌特性、高导电性、亲水性及特殊的光学性质等。基于这些特性， MXenes及其复合材料在环境领域的应用潜能受到广泛的新关注。通过文献研究法综述了MXenes的特性及其复合材料在环境领域的应用的研究包括海水脱盐、去除重金属、去除放射性元素、降解有机污染物等，特别在解决清洁能源问题也显示出巨大的潜力。     

储能界的一颗新星——M Xene材料

<正>2012年,二维晶体MXenes(过渡金属的碳化物和氮化物)首次引起研究人员的关注。该材料因具有导电性强、扩散系数低,且单层原子薄片结构的稳定性等性能,可满足高性能电池制备材料的要求。现在,MXenes被赋予更高的期望,因为研究人员发现该类材料具有较好的柔韧性、较高的电容,而且可以容易地制备其复合材料和模压材料。新的发现表明MXenes同样可应用于柔性和可穿戴电子设备,这一特性吸引了越来越多的关注。一些研究人员于2014年12月聚集在波士顿举行的美国材料学会年会上,交流     

Ti3C2TxMXene光催化应用研究进展

新型环境友好材料的开发是解决能源短缺和环境污染问题的关键。自2011年MXenes被合成以来,独特的二维层状结构、良好的导电性以及丰富的表面官能团使其受到了密切的关注,并被广泛地应用于光催化能源转换、环境污染治理等领域。在众多的MXenes中,Ti₃C₂T_xMXene是最早被报道的也是目前研究最多的材料。研究发现Ti₃C₂T_xMXene在光催化体系中能够促进光生电子-空穴的分离、减少电荷复合,从而提高该体系的光催化性能,其在光催化领域显示出了巨大的潜力。概述了MXenes材料的结构特性,重点介绍了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化析氢、光催化降解污染物、CO2的光催化还原以及光催化固氮方面的应用进展。最后,总结并讨论了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化应用领域面临的三大挑战。     

氧化石墨烯和过渡金属碳/氮化合物固定化酶

二维纳米材料具有高机械强度和比表面积、大量表面官能团、良好的亲水性及生物相容性,是固定化酶的良好载体。本文选取经典的氧化石墨烯（GO）以及新型的过渡金属碳/氮化合物（MXenes）,分别介绍了它们的制备方法和结构、物理和化学性质,综述了它们在固定化酶领域的应用研究,并进行了比较。文中指出：GO由石墨烯经化学氧化再剥离制得,MXenes由其前体经刻蚀制得,不同的氧化或刻蚀方法制得的材料在组成、结构、性能等方面存在差异。GO表面的可反应官能团更多,包括羟基、羧基和环氧基,故在固定化酶领域应用广泛。MXenes固定化酶则主要利用表面的羟基反应或负电荷吸附,目前主要用于制备生物传感器。最后指出这两种材料还存在制备效率低、纳米片易聚集、循环利用性差等问题。今后的发展方向是要开发更为简单和安全的材料制备方法,探索更为有效的插层和剥离手段以及改善固定化酶的回收策略,进一步推进二维纳米材料在固定化酶领域的应用。     

二氧化锰基电催化材料研究进展

二氧化锰具有资源丰富、成本廉价、电化学性能优良等优点,被广泛应用于电催化、电化学储能、生物医学和电致变色器等领域。本文综述了二氧化锰作为电极材料在电催化领域的最新研究进展,包括催化析氧、催化析氢、氮还原、尿素氧化、二氧化碳还原、醇氧化等；总结归纳了二氧化锰的结构特征及其合成方法；系统分析了二氧化锰晶型、微观形貌、电子结构与催化性能间的构效关系及其在构筑高效催化电极材料方面的应用及性能优化策略；结合当前研究存在的问题,展望了二氧化锰基催化电极材料的发展方向。     

超级电容器用二维Ti3C2Tx过渡金属碳/氮化物材料的研究进展

近年来二维过渡金属碳/氮化物(MXene)材料由于其独特的物理/化学性能，在储能领域引起广泛的关注。其中以二维Ti3C2Tx材料的研究最为普遍。MAX相是一类三元氮化物和/或碳化物，其化学式为Mn+1AXn (n=1~3)，M代表过渡金属元素(如Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo等)，X是碳和/或氮，A主要是IIIA或IVA族元素。根据n不同，MAX相的晶体结构包括3种类型。MAX相中，M?X和M?A键强度都很高。无法通过剪切或其它机械方法分层剥离。由于M?A键比M?X键具有更高的化学活性，可以通过化学刻蚀M?A键并辅助剥离方法获得单层/少层的MXenes材料。表面基团随机分布，对电化学性能有重要的影响。调控表面基团的种类和数量是当前研究的重要内容。本工作介绍了MXene相的基本结构，分析了相结构与性能的关系。总结了通过离子插入、热处理、表面改性、电极设计和元素掺杂等手段改善MXene相材料电化学性能的研究进展，简要介绍了MXenes与碳材料、氧化物、聚合物复合在超级电容器领域中的应用进展。对MXene相材料的结构、制备及电化学性能等方面进行了综述，指出了MXene相材料用于超级电容器领域存在的主要问题及未来的发展方向。     

丁二烯/异戊二烯共聚物的研究进展

从催化体系、微观结构和性能分析等方面论述了国内外丁二烯/异戊二烯共聚物的研究现状,介绍了不同微观结构的丁异戊橡胶催化体系的研究及性能表征,着重叙述了其结晶性能及耐低温性能,并对该研究领域的发展前景进行了展望。     

分解炉扩径的技术改造

我厂3号回转窑(Φ4m×60m)生产线在1996年年底由SP窑(产量912t/d)改为NSP窑(产量1320t/d),预分解系统为四级旋风预热器带离线式分解炉     

乙烯酮(双乙烯酮)下游产品废水的治理技术

乙烯酮(双乙烯酮)是十分重要的化工中间体,其下游产品较多。江苏某化工厂开发生产乙烯酮(双乙烯酮)下游产品三十多个,年生产规模三万多吨,是国内以乙烯酮(双乙烯酮)为中间体生产精细化学品的综合骨干企业。针对乙烯酮(双乙烯酮)下游产品废水特点,该厂结合企业实际,开展了产品优化,结构调整,清洁生产,资源循环利用,节水降耗等工作,从源头削减了污染物的生产。同时投资二千多万元新建预处理装置三套,6000m3/d废水生化处理装置一套,使全厂乙烯酮(双乙烯酮)下游产品的废水得到了有效的治理。     

水泥水化热测定方法综述

水泥水化热是中、低热水泥和核电工程用水泥的一项关键的技术指标。全球范围内测定水泥水化热的方法有溶解法、直接法/半绝热法、等温传导量热法三种。本文总结了中、美、欧相关方法标准,对其测试原理、仪器设备、试验过程等方面进行了比对,并对其在领域的应用做了简单的概括。     

基于组件技术的化工原理实验课件的设计

利用组件技术开发化工原理实验课件,给出了系统层、组件库层和应用层的架构划分。重点讨论了组件库的设计,给出了流体阻力这一典型实验的实现描述。实践证实,基于组件技术可以提高仿真实验的开发效率。     

Effect of Plastic Component of Defromation on Accuracy of Prediction of Functional Properties of Polymeric Materials

Fibre Chemistry - Classical methods for predicting polymeric materials deformation processes are based on numerical solution of governing Boltzmann-Volterra viscoelasticity type of equations, which...     

Calorimetric and Computational Study of Enthalpy of Formation of Diperoxide of Cyclohexanone

A thermochemical rather simple experimental technique is applied to determine the enthalpy of formation of Diperoxide of ciclohexanone. The study is complemented with suitable theoretical calculations at the semiempirical and ab initio levels. A particular satisfactory agreement between both ways is found for the ab initio calculation at the 6–311G basis This set level. Some possible extensions of the present procedure are pointed out.     

壳聚糖脱乙酰度测定方法研究新进展

主要介绍近年来壳聚糖脱乙酰度测定方法研究新进展,概述了双突跃电位滴定法——加酶预处理、光纤折射传感法、拉曼光谱法、库仑滴定法等测定原理与特点,并作出比较,为相关科学研究和工业生产测定方法的选择提供理论参考。     

Semi-empirical equation of state of metals. Equation of state of aluminum

A semi-empirical equation of state for metals is described. Its capabilities are demonstrated by the example of the equation of state for aluminum. New experimental data are presented on the location of the isentrope of aluminum for unloading from the state at p = 229.71 GPa on the shock adiabat to an aerogel (SiO₂) of density 0.08 g/cm³. __________ Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 44, No. 2, pp. 61–75, March–April, 2008.