Adv. Funct. Mater:基于二維碳化鈦MXene的薄膜：擴(kuò)展功能薄膜材料的前沿
一、文章概述
二維碳化鈦(Ti3C2Tx)MXene薄膜具有明確的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)功能，提供了納米Ti3C2Tx薄片的宏觀應(yīng)用。Ti3C2Tx薄膜具有具有吸引力的物理化學(xué)性能，有利于器件設(shè)計(jì)，如高導(dǎo)電率、令人印象深刻的體積電容、強(qiáng)的平面內(nèi)機(jī)械強(qiáng)度和高度的靈活性。這篇文章綜述了由納米片的層對(duì)層排列所產(chǎn)生的基于ti3c2tx的薄膜的吸引力特點(diǎn)。致力于實(shí)現(xiàn)基于ti3c2tx的功能薄膜的理想特性的關(guān)鍵策略，如高和可調(diào)的電導(dǎo)率、優(yōu)異的力學(xué)性能、增強(qiáng)的抗氧化性和保質(zhì)期、親水性/疏水性、可調(diào)節(jié)的孔隙率和方便的加工性。進(jìn)一步討論了基于ti3c2tx的薄膜應(yīng)用的基本方面和研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡明了其結(jié)構(gòu)特性和結(jié)果性能之間的關(guān)系。最后，提出了ti3c2tx基薄膜在未來(lái)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。全面了解這些競(jìng)爭(zhēng)特性和挑戰(zhàn)，將為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于ti3c2tx的功能膜提供指導(dǎo)和靈感，并為MXene技術(shù)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。
二、圖文導(dǎo)讀
圖1.材料發(fā)展匯總圖。
上圖中，圖a)從相應(yīng)的母體max相形成MXenes的一般示意圖。圖b)單層ti3c2Tx的分子結(jié)構(gòu)模型。圖c)Ti3C2Tx、Mo2CTx、Ti2CTx、Nb4C3Tx、Nb2CTx、V2CTx、Mo2TiC2Tx和Mo2Ti2C3Tx的電導(dǎo)率比較。圖d)MXenes在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。
圖2.各種相關(guān)材料的性能測(cè)試圖。
在上圖中，圖a)ti3c2Tx、rGO和其他組合電極的電轉(zhuǎn)移電阻(Rct)。圖b)ti3c2Tx、石墨烯和還原氧化石墨烯薄膜的電導(dǎo)率比較。圖c)由大Ti3AlC2顆粒合成大Ti3C2Tx薄片的過(guò)程。圖d)在200°C干燥6h后，葉片涂層的大Ti3C2Tx薄膜隨厚度增加的電導(dǎo)率。圖e)報(bào)道的Ti3C2Tx基薄膜材料的強(qiáng)度和電導(dǎo)率(通常為T(mén)i3C2Tx>的強(qiáng)度和90%)。
圖3.Ti3c2Tx薄膜的機(jī)械柔韌性測(cè)試圖。
圖4.多孔材料的結(jié)構(gòu)特性圖。
a)多孔ti3c2Tx的掃描電鏡圖像。b)由氮?dú)馕胶凸肭挚紫抖葴y(cè)定結(jié)果得出的孔隙大小分布。c)ti3c2Tx薄片化學(xué)蝕刻形成多孔結(jié)構(gòu)的示意圖。d)室溫下在0.2m硫酸銅溶液中化學(xué)蝕刻Ti3c2Tx薄片的透射電鏡(TEM)圖像。e)不同樣品的孔徑分布。
圖5.碳化鈦(MXene)基薄膜的應(yīng)用。
三、全文總結(jié)
近年來(lái)，基于ti3c2tx的薄膜的獨(dú)特性能在理論和實(shí)驗(yàn)研究中快速發(fā)展。這篇文章綜述了ti3c2tx基薄膜的競(jìng)爭(zhēng)特性、基本性能和工程策略，有望有助于其進(jìn)一步發(fā)展的方向。此外，還回顧了ti3c2tx基材料用于電化學(xué)鋰/鈉離子存儲(chǔ)、（微）超級(jí)電容器、透明導(dǎo)電電極、水凈化、EMI屏蔽等應(yīng)用方面的應(yīng)用進(jìn)展。通過(guò)控制蝕刻條件、精細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、摻雜和表面改性，這些應(yīng)用都得到了改進(jìn)。然而，ti3c2tx基薄膜在制造能力和器件性能方面，學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用之間仍存在明顯的差距。為了縮小這些關(guān)鍵的差距，作者還在這里分析了制造基于ti3c2tx的功能薄膜的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和前景，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室到行業(yè)的轉(zhuǎn)變。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202105043
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