MXene纤维的制备、性能及应用研究进展

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)是一种新颖的二维纳米材料,具有优异的电学、力学性能及丰富的表面官能团,在功能材料领域受到了广泛关注,常被作为基元材料构筑宏观复合材料,其中MXene纤维有望成为继石墨烯纤维后另一种结构-功能一体化纤维材料,在多功能织物、传感、能源、电磁屏蔽等领域显示出巨大的应用前景。但目前MXene复合纤维的力学和电学性能与MXene纳米材料本征性能差距较大,主要原因是组装MXene纳米片过程中产生的褶皱、无序结构、界面作用力弱等问题,往往导致MXene纤维内部的孔隙、缺陷存在及纤维外形不规则等。针对MXene纤维研究过程中存在的问题及未来研究方向,本文做了详细综述,首先介绍MXene纤维的制备方法,然后详细阐述MXene复合纤维的力学和电学性能,并讨论提升其性能的策略。同时通过一些实例,综述了MXene复合纤维的应用。最后总结了MXene纤维存在的关键科学问题和挑战,并对MXene纤维的未来发展和前景进行了展望及对未来MXene纤维的研究和应用提供一些帮助。     

MoS2/MXene纳米复合物的研究进展

与单一的二维材料MoS2和MXene相比,MoS2/MXene纳米复合物具有优异且稳定的物理化学性能,受到了国内外研究者的广泛关注.本论文对MoS2/MXene纳米复合物的最新研究现状进行了综述.首先,阐述MoS2/MXene纳米复合物的制备方法及其优缺点,包括水热法、插层法和热退火法等.其次,介绍MoS2/MXene...     

二维纳米材料MXene及其在锂离子电池中的应用研究进展

自20世纪90年代可充电锂离子电池商业化以来,其研究与开发迅速发展.然而研究表明,在锂离子电池中,高速率充电/放电过程会降低锂离子电池的电化学性能.因此,众多研究者致力于开发具有优异的电化学性能、高能量密度和高功率密度的先进电极材料,以进行更好的能量存储和转换.二维(2D)材料由于其独特的性能而表现出巨大的储能潜力.近年来,衍生自MAX相前驱体的2D过渡金属碳化物/氮化物新系列MXene引起了广泛关注.MXene具有化学和结构多样性,因此与其他2D材料相比,在高功率锂离子电池应用中具有竞争力.研究发现,MXene具有优异的物理及化学性质,其中包括非凡的机械强度、出色的导电性、多种可能的表面终止、优异的比表面积以及容纳嵌入剂的能力.当用作锂基电池的电极材料时,MXene已表现出卓越的电化学性能.文中对MXene材料制备路线、结构类型及性质进行介绍,并进一步介绍了MXene材料的储锂机理,归纳总结了MXene在锂离子电池中应用研究的最新进展,最后概述了用于锂基能量存储设备的MXene和MXene基复合材料的挑战和前景,并提出杂原子掺杂、插层以及与其他电极材料复合正成为改善MXene材料在LIB中电化学性能的新方向.     

取向碳纳米管纤维及其能源应用

碳纳米管具有独特的一维纳米结构,优异的力学、电学和热学性能,但在实际应用中,由于碳纳米管无规分散且容易团聚,其优异的性能很难在材料宏观层面上充分体现出来。为了促进碳纳米管的实际应用,将碳纳米管的物理性能从纳米尺度拓展到宏观水平变得越来越迫切。近年来,人们通过湿法纺丝和干法纺丝等过程对碳纳米管取向排列,从而制备了具有高拉伸强度和高电导率的纤维,可广泛应用于线状太阳能电池和超级电容器等光电转换和储能器件,极大地推动了能源材料和器件的发展。综述了取向碳纳米管纤维的合成方法、结构和性能,重点介绍其作为电极材料在线状染料敏化太阳能电池和超级电容器等能源领域的应用,最后展望了取向碳纳米管纤维的未来发展方向。     

二维MXene材料在气体传感器领域的应用进展

MXene材料是由前过渡金属碳、氮化物组成的无机化合物,二维MXene及其复合材料具有类石墨烯层状结构、高比表面积、优异的导电性和丰富的表面活性位点,近年来在材料领域成为研究热点.本文聚焦二维MXene材料在气体传感器领域的应用前景,从MXene和气敏性能等角度进行了综述,重点对MXene及其(无机/有机)复合材料用作...     

碳质材料的气体吸附性能及其在空气净化中的应用

面对日益突出的环境问题,具有稳定理化性质、高比表面积、多活性吸附位点的碳质材料可广泛应用于废气净化、水处理、溶剂回收等领域。本文重点综述了5种典型碳质材料:活性炭、活性炭纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯的制备方法、气体吸附性能及其在空气净化方面的应用。传统碳质材料、其改性产物及其复合材料具有优异的污染气体吸附性能,而纳米碳质材料兼具理想的吸附效果与特殊电学性能,可用于制备气体传感器,监测污染气体含量。最后展望了新型炭材料在空气净化中的研发和应用前景。     

二维材料MXene在水处理领域的应用

MXene是一类新兴二维(2D)结构的过渡金属碳/氮化物材料,具有独特的层状结构、亲水性、高导电性和催化活性等特点,在水处理领域受到越来越多的关注.首先介绍了MXene及其合成方法,综述了MXene在吸附、光催化和膜分离等方面的应用.其次讨论了MXene的结构调控、表面改性以及复合等对MXene吸附性能的影响机制和有效异质结的形成、活性晶面的暴露以及贵金属沉积等对MXene基光催化剂催化性能的影响机制;详述了构建高效分离污染物、淡化海水的MXene基分离膜的方法.最后归纳并分析了目前MXene在水处理领域应用中存在的问题,对如何设计性能优异的MXene基水处理材料提出了展望.     

MXene材料的结构、性能及在电磁屏蔽领域的应用

MXene是一类具有二维层状结构的过渡金属族碳化物或氮化物,由于具有独特的层状结构、优异的导电性、可调节的活性表面和优异的机械强度,其在二维材料中备受瞩目,并在各领域中都具有很大的应用潜力,特别是用于微波吸收(MA)和电磁干扰(EMI)屏蔽.本文从MXene材料的典型结构、性能和主要的合成策略出发,综述和分析了近年来关于MXene材料在电磁屏蔽和吸波领域的研究现状,剖析了其在应用过程中面临的主要问题和进一步发展的瓶颈,最后对MXene材料的发展前景进行了展望.     

表面端基对MXene材料电解水制氢的影响

电解水制氢是获取绿色氢能、应对能源危机的途径之一。MXene材料因其优异的物理、化学性能，在提升电解水制氢效率方面极具应用潜力。介绍了MXene材料在电解水制氢方面的研究现状，综述了表面端基对MXene材料产氢性能的影响并对其发展趋势进行了展望。     

石墨烯纤维的制备与应用

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料,具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能,是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体,使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度,极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011年首次制备获得石墨烯纤维以来,至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法,并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用,同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。     

MXene及其复合材料的抗菌纺织品研究进展

MXene材料是一类具有二维层状结构的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物的二维纳米材料，因其优异的物理、化学性能在生物传感、癌症光热疗法、抗菌等方面已经得到广泛应用。基于MXene抗菌性的研究现状，探究了MXene及其复合材料的抗菌机制，阐述了MXene及其复合材料的抗菌性能及其抗菌整理织物、抗菌纤维和抗菌敷料的研究进展，最后提出了基于MXene及其复合材料的抗菌纺织品未来研究方向。     

PAN/MXene复合纤维电极制备及性能研究

采用单片层MXene与聚丙烯腈粉末(PAN)为原料制备纺丝液，经过湿法纺丝成型、高温碳化制备出PAN/MXene复合纤维电极；分析考察了MXene含量对纤维电极微观结构以及力学、电学、电化学等性能的影响规律。结果表明，当MXene含量为25%(质量分数)时，纤维电极的综合性能最佳，强度、电导率以及比电容可达到13.24 MPa、696.37 S/m和112.13 F/g, 1 000次循环后电容保持率为95.83%。     

MXene及MXene/碳基复合材料在生物医学领域的研究进展（英文）

MXene是一种具有独特层状结构的新型过渡金属碳化物，它具有较大的比表面积、优异的导电性、光热性能和抗菌性能等特殊的物理化学特性，因此表现出较高的应用价值。与此同时，为了追求更广泛的应用，MXene常与炭材料复合以增强其综合性能。近年来，MXene及MXene/碳基复合材料在电子、传感以及生物医药等领域受到了广泛关注。本文聚焦于MXene及MXene/碳基复合材料的制备、修饰方法及其在生物传感、抗菌材料、疾病诊断与治疗等生物医学领域中的应用，以期推动MXene研究取得更大进展。     

MXene/CNTs复合材料的制备及应用进展

MXene和碳纳米管作为两大低维材料，已被广泛应用于诸多领域。然而MXene材料因其特有的片层结构及丰富的表面官能团，在实际研究中仍与理论值存在较大差距。从MXene材料的特征及制备方法出发，结合现有碳纳米管的研究基础综合讨论了MXene/碳纳米管复合材料从制备到应用的研究进展。MXene材料和碳纳米管进行复合具有更优异的性能，再加上MXene更好的亲水性和良好的分散稳定性，使MXene/CNTs复合材料的制备更加多样化，能够在应变传感、电磁屏蔽、催化、高介电材料、电池和超级电容器电极材料方面具有很大的应用前景。     

二维MXene膜的构筑及在水处理应用中的研究进展

MXene是一类新型的过渡金属碳/氮化物二维层状材料,通过选择性刻蚀掉MAX相中的A原子层制备而成。由于MXene具有特殊的微观结构和优异的理化性质,可用于高性能膜分离材料的构筑,并逐渐在废水处理和海水淡化等领域展现出良好的应用前景。但MXene在实际水处理过程中还存在不小的局限性。如MXene膜在水溶液中易发生溶胀现象,膜抗污染能力弱,分离机制也尚未有统一定论。本文归纳了近年来MXene纳米片、二维MXene膜材料的制备方法,例举了MXene膜的改性路径及其在水处理应用领域的最新报道,提出了MXene膜对水中污染物的分离机制,并对其当前急需解决的问题和未来的发展方向做出展望,为基于MXene高性能膜材料的设计和应用提供参考。      

同步氨化/碳化法制备MXene/C平面多孔复合电极

MXene是一种新型二维过渡金属碳/氮化物, 具有优异电化学性能的赝电容型超级电容器电极材料。本研究尝试用同步氨化/碳化制备MXene平面多孔电极。以滤纸为多孔平面模板, 通过浸渍-烘干的手段把MXene固定在滤纸的纤维上, 然后在氨气的气氛中热处理, 得到了MXene/C平面多孔复合电极。分析结果表明: MXene纳米片均匀包覆在由滤纸碳化形成的碳纤维上。当浸渍5次时, 在2 mV/s的扫速下测试, 制备出的复合电极的面积比电容达到403 mF/cm ²。在电流密度为10 mA/cm ²下进行恒流充放电循环测试2500次后, 比电容仍然与初始电容几乎相同, 表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在不使用高分子粘合剂和金属集流体的情况下, 同步氨化/碳化法制备出的MXene/C平面多孔复合电极表现出优良的电化学性能。     

一维SiAlON的合成及其生长机理

SiAlON具有优异的常温、高温力学性能和良好的化学稳定性,是一种重要的高温结构材料。一维SiAlON(纳米线、纳米棒、纳米带等)特有的单晶结构更是赋予了其优异的力学性能以及独特的光学和电学性能,使其在高温陶瓷、光学及电学等领域具有广阔的应用前景。综述了近年来一维SiAlON的研究现状,总结了一维SiAlON的合成及其生长机理,并展望了其应用前景及发展方向。     

大塑性变形金属基纳米纤维复合材料制备工艺与研究现状

复合材料通常是具有很多优良性能的复合体,而纳米材料因其特殊的结构和尺寸效应而具有常规材料无法比拟的优异性能.纳米纤维复合材料的出现结合了复合材料和纳米材料的特殊性能.目前,相关的研究重点是把常规复合材料纳米化,使其成为具有更优异性能的复合材料.介绍了国内外纳米纤维复合材料的3种制备工艺和目前的研究现状,并结合现有实验手段和对材料的使用性能要求提出了一种新型的制备方法.     

石墨烯复合纤维材料研究进展

石墨烯具有优越的力学、电学、热学等性能。石墨烯纳米片组装成石墨烯纤维,将石墨烯优异的性能应用到先进的宏观材料中,石墨烯纤维可用于组装柔性电极、导电织物等智能器件。不同的制备方法赋予石墨烯纤维不同的功能化性能,比如高温石墨化处理会大大减少纤维的缺陷,从而获得很高的力学性能;通过掺杂不同元素,可以使石墨烯纤维具有非常好的导电性和导热性;通过界面协同作用增强石墨烯片层间的界面强度,使石墨烯纤维在提高力学性能的同时,保证较高的导电性;限域水热法制备,可以通过控制玻璃毛细管的形状来获得不同宏观形状的石墨烯纤维。综述了石墨烯纤维研究的最新进展,主要关注不同的制备方法以及后处理过程对石墨烯纤维的力学性能、电学性能以及功能化应用的影响。     

基于纳米碳管导电材料的研究进展

纳米碳管有着优良的电学性能,在导电材料中有着广泛的应用.介绍了纳米碳管的制备方法及基于纳米碳管导电材料的研究进展,并指出了纳米碳管在实际应用中需要解决的问题.