文献综述
一、MXene 的介绍 过渡金属碳化物和氮化物(MXene)作为最新的二维材料之一,自 Naguib[1] 等人首次制备以来,已经引起了人们的广泛关注。
一般来说,MXene 纳米片层 的通用公式为 Mn 1XnTx(n=1、2 或 3),其中 n 1 层过渡金属(M)与 n 层碳或氮(X) 交错堆叠,公式中的 Tx 表示了通过不同的合成方法所产生的各种表面官能团, 如-OH、-F 和-Cl。
通过改变过渡金属元素的种类以及原子结构,目前已经实验 合成了 30 多种 MXene,而理论上却预测了数十种可能的组成,这迅速扩大了 二维材料的家族[2-6]。
此外,可以通过改变 M 或 X 元素的比例以及表面官能团, 来调整 MXene 的性质[7-10]。
由于其独特的电化学以及光电性质,MXene 已经被 广泛的用于储能[11-14]、导电电极[15,16]、场效应晶体管[17]、生物医学[18-20]等众多 领域。
MXene 薄膜导电率高达 9800 S cm-1[21],而丰富的端接官能团赋予了 MXene 集金属导电性与亲水表面于一身的罕见特质,因此 MXene 又被戏称为亲水石 墨烯或导电粘土[22],在水相体系中具有优异的分散以及可加工性。
此外,这 种二合一的优势使得 MXene 在超级电容器存储[23] 和电磁屏蔽[24,25]等领域 展现出巨大的应用前景。
Maria R. Lukatskaya 等人制备的 MXene 水凝胶拥有极 佳的体积比电容,在厚度仅为 3mu;m 的情况下,体积比电容可以达到 1500F cm-3, 面积比电容可以达到 4F cm-2。
Faisal Shahzad 等人研究了几种不同 MXene 及 其聚合物复合材料的电磁屏蔽性能,发现仅仅只需要 45mu;m 厚的 MXene 薄膜, 即可阻挡高达 92 分贝的电磁干扰,这是迄今为止相同厚度的电磁屏蔽材料中所 能达到的最高的电磁屏蔽效果。
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