插层限域工程制备MXene及其复合材料的研究进展

MXene作为一类全新的二维材料(金属碳氮化物的总称),因其本征的纳米层状结构、可调的比表面积、良好的亲水性、优异的导电性和力学性能,使其在可充电电池、超级电容器、光(电)催化剂、透明导电膜、电磁干扰屏蔽和传感器、原油和重金属的吸附剂以及柔性高强度复合材料等众多领域具有广阔的应用前景。近年来,利用插层限域工程制备MXene及其复合材料,是先进功能材料领域的研究热点。主要综述了近几年利用插层反应促进MXene剥离及合成MXene基复合材料的研究进展,比较了不同插层反应合成的MXene及其复合材料的优缺点;同时对于未来MXene及其复合材料领域的发展提出了展望。我们认为MXene及其复合材料的稳定性问题是当前要解决的瓶颈;相信随着人工智能和机器学习技术在材料研究领域的快速发展,MXene材料稳定性问题将会得到解决,并且更多具有良好稳定性的MXene及其复合材料将会被设计和合成出来。     

二维过渡金属碳/氮化物基材料的制备及其锂离子电池中的应用研究进展

新型的二维过渡金属碳/氮化物(MXene)具有独特的结构和优异的特性,在锂离子电池上具有重要的应用价值.综合分析了MXene基材料的性质、制备方法以及在锂离子电池上的应用现状,并提出其未来在锂离子电池领域的发展趋势与挑战.     

MXene/聚苯胺复合块体材料制备及电磁屏蔽性能研究

电磁屏蔽材料是降低电磁辐射污染的重要手段，其中导电聚合物基复合材料广受关/注.选用MXene二维材料为功能基元，利用超声、机械搅拌和冷冻干燥的方法将MXene均匀分散于聚苯胺基体中，并通过放电等离子体烧结技术制备新型MXene/聚苯胺块体复合材料.结果表明，MXene的高电导率和片层堆积结构可有效提高聚苯胺的电磁屏蔽性能.当MXene质量分数为40%时，复合材料电磁屏蔽性能最优，在8.2～12.4 GHz范围内可达24 dB.     

用于电解水制氢的MXene基电催化剂的研究进展

MXene因其优异的物理和化学特性,在电解水领域极具应用潜力。对电解水阴极析氢反应和阳极析氧反应中使用的MXene基材料进行了归纳和总结,通过分析可知,非金属元素掺杂、单/多金属元素负载以及结构设计等策略,已成为提高MXene电催化性能强有力的手段。此外,针对MXene在构建电解水催化剂中存在的缺点,诸如种类有限、表面基团不可控、易氧化、污染性等,提出了开发MXene新种类、寻找新型合成方法、与纳米材料复合增强稳定性以及采用无氟环保刻蚀剂等应对策略。     

In2Se3纳米片改性的GO/WS2/Mg-ZnO复合材料光催化性能的研究

二维纳米材料由于其结构和性能的独特性受到广泛的关注，各类二维纳米材料合成方法和表面改性的研究也得到了快速发展，在光催化性能提升和能源环境领域等方面发挥着重要作用。本文通过在复合物GO/WS₂/Mg-ZnO(rGOWMZ)中添加直接带隙半导体In₂Se₃纳米片，合成rGOWMZ+In₂Se₃复合材料。并研究其光催化性能，发现性能得到了明显的改善，其中In₂Se₃纳米片质量分数为0.5%经过600℃热处理的复合物，在自然光照射下对罗丹明B的降解率为99.6%。本报道中In₂Se₃纳米片是通过液相超声剥离法制备的，大小为100 nm，厚度约为5层。并采用透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料进行了物相分析。发现rGOWMZ+In₂Se₃复合材料对有机颜料罗丹明B具有优异的光催化性能，此复合材料将在光催化领域中具有巨大的应用潜力。     

金属有机框架/铋基复合材料的光催化技术应用研究进展

光催化技术在环境修复和能源转换方面极具潜力,其核心为高效光催化剂的设计和开发。铋基半导体和金属有机框架(Metal-organic Frameworks,MOFs)材料耦合形成的复合材料具有优异的光催化活性,逐渐成为备受研究人员关注的一类热点材料。本文重点介绍了MOF/铋基半导体复合材料(MOF/Bismuth-based Semiconductor Composites,MBCs)的制备方法;继而论述了MBCs在有机污染物降解、Cr(VI)还原、光解水、合成氨等方面的应用。最后,指出了现阶段MBCs光催化中存在的问题,并展望了未来MBCs光催化技术领域的发展方向。     

石墨烯在光催化领域中的应用研究进展

石墨烯由于具有独特的二维平面结构和优异的性能,在化学、能源、生物医药、材料、电子等众多领域具有广阔的应用前景。本文列举了石墨烯的制备方法,总结了石墨烯复合材料在光催化领域的研究进展,结果表明,石墨烯复合材料展现出了良好的光催化性能,为石墨烯在光催化领域的应用提供了新的研究思路。     

FeCN复合Bi_2WO_6的制备及其光催化降解甲苯研究

通过高温热解三聚氰胺制备石墨相氮化碳,利用表面沉积法将硝酸铁与氮化碳复合形成FeCN复合材料,再利用水热法合成不同FeCN含量的FeCN/Bi_2WO_6复合材料体系并进行了光催化降解实验,对FeCN的掺杂量及光催化机理进行了分析.结果表明,复合材料FeCN成功掺杂到FeCN/Bi_2WO_6中,并形成层片颗粒结构且明显提高了光催化性能,FeCN掺杂量60%的条件下所得复合材料对甲苯的光催化降解率可达86%.机理分析表明,光催化降解甲苯的过程中·O_2~-起到重要作用.     

纳米复合材料Ag/ZnO的制备及紫外光催化降解染料

采用溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法制备了纳米复合材料Ag/ZnO,通过X射线衍射（XRD）以及扫描电子显微镜配合X-射线能量色散谱仪（SEM-EDS）等测试手段对其结构、形貌等进行了表征。结果表明,复合材料中Ag成功地掺杂在ZnO上,且合成产物Ag/ZnO具有六方晶系纤锌矿结构。为考察上述复合材料的光催化活性,在紫外光照射下,对酸性品红、罗丹明B、孔雀石绿、亚甲基蓝等染料进行了光催化实验研究,结果表明,该复合材料具有较好的可见光催化活性。     

MXene修饰层对钙钛矿太阳能电池影响研究

过渡金属碳化物和氮化物(MXene)作为二维材料家族的新成员,由于具有高导电性、高迁移率、可调结构和表面官能团丰富等优点,引起了广泛关注。该文在电子传输层和钙钛矿光吸收层之间引入Ti₃C₂T_x (一种典型的MXene)作为界面修饰层,用于制备高性能钙钛矿太阳能电池。结果显示,引入MXene界面修饰层的电池与参比电池相比,钙钛矿晶粒平均尺寸从0.46μm增大至1.16μm,开路电压、短路电流密度和填充因子均有提升,光电转换效率从15.78%提升到19.39%,证明引入MXene界面修饰层是提高钙钛矿太阳能电池性能的一种有效方法。     

二氧化钛基光催化剂的开发与应用

笔者综述了TiO2基光催化剂的合成和制备技术的新进展,主要涉及纳米TiO2的液相和气相制备方法、TiO2的表面贵金属沉积、TiO2固载时载体类别的影响和负载后的光催化性能比较、金属元素及非金属元素的掺杂和表面修饰等方面,所有制备技术的主要目的在于提高其催化反应性能和光利用率;概述了TiO2基光催化剂在光催化有机合成、光催化废水处理和环境保护等方面一些新的应用研究进展,最后简要评述了TiO2基光催化剂的生产和其在光催化工业中的发展前景和方向.     

多壁碳纳米管负载ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶法,以醋酸锌和硝酸处理过的多壁碳纳米管（MWCNTs）为主要原料,制备了MWCNTs-ZnO光催化复合材料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了制得样品的形态结构;通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）,在紫外光照射下,分析比较了MWCNTs-ZnO复合材料、MWCNTs和ZnO的混合物以及纯ZnO对甲基橙光催化降解的性能。结果表明：在相同条件下MWCNTs-ZnO复合催化剂对甲基橙光降解有着最高的光催化活性。讨论了复合催化剂用量、重复使用等因素对甲基橙光催化降解效果的影响,并就复合催化剂的抗光腐蚀机制进行了初步的探讨。     

关于温度对树脂基复合材料性能影响的研究进展

归纳和总结了近几年来关于温度对树脂基复合材料的力学性能、阻尼性能、吸湿性能和电性能的影响方面的研究进展,对该领域的重要研究成果作了详细介绍.并指出目前研究都局限于单一增强体结构,与实际应用情况有较大差距,应进一步开展关于温度对不同增强体结构复合材料性能影响的对比研究.     

碳纤维增强尼龙复合材料的进展

作者介绍了近期国外在碳纤维增强尼龙复合材料应用、加工及形态结构研究方面的进展，并对其技术开发动向和发展趋势作出了展望．     

原位合成VC颗粒增强铁基表面复合材料的研究

利用铸造烧结法在灰铸铁件的磨损面上制备了一层铁基表面复合材料.用SEM、XRD检测了表面复合材料层组织结构的变化,并进一步探讨了粉料压坯快速完成钒的碳化反应和烧结致密化的机理.结果表明,在铸造烧结条件下,原位合成的VC颗粒增强铁基表面复合材料与母体间能形成良好的冶金结合,在重载、干滑动摩擦条件下,表面复合材料层比淬火45钢、激冷铸铁表现出了更好的耐磨性.     

二维纳米材料MXenes的性质及应用研究进展

二维层状过渡金属碳/氮化物（MXenes）以其独特的晶体特征和结构特性受到越来越多的关注，尤其是在能源、催化、环境等领域的应用中体现出优异的性能。本文系统地综述MXenes独特的稳定性、机械性能、电子性质、磁性质、光学性质、热电性能、铁电及压电性质，同时总结分析MXenes在电池领域、电化学电容器领域及催化领域的应用所取得的最新进展及研究成果，最后对MXenes及其复合材料的未来发展前景及面临的挑战进行探讨。     

颗粒增强铝基复合材料的研究与发展

金属基复合材料（MMCs）是新材料的重点研究领域,尤其是颗粒增强铝基复合材料（PRA）在金属基复合材料中占有重要地位。介绍了颗粒增强铝基复合材料的组分、性能、界面、制备新技术和应用,并提出了当前颗粒增强铝基复合材料研发过程中所面临的问题,展望了其发展趋势。     

TiO2-酚醛活性炭复合材料降解含酚废水的研究

将线型酚醛树脂和TiO2混合磨碎，经炭化、活化处理后，TiO2粒子与酚醛树脂活性炭融合成一体。形成光催化复合材料．用于处理含酚废水，在紫外线照射下，该材料显示出有较好的光催化含酚废水的能力。探讨了TiO2／酚醛树脂的配比、光源、pH值等因素对处理含酚废水的影响。     

航空航天高温结构材料研究现状及展望

高温结构材料对航空航天装备的发展至关重要.论述了镍基高温合金、钴基高温合金、高温金属间化合物、Mo-Si-B、难熔金属及难熔高熵合金、贵金属高温合金等几类最重要的高温结构材料研究现状,并从两个角度思考高温合金材料的发展趋势:(1)通过高稳定性的高温低导热涂层来提高材料的最高承温能力;(2)从化学键合本质上寻找本征更耐高温的材料,并改进其抗氧化性能和加工性能,如难熔碳/硼/氮化物及其复合材料等.对未来高温结构材料的发展方向进行了梳理,并为航空航天高温结构材料的研究提供参考.     

ZnS-TiO_2与ZnS-TiO_2/RGO光催化纳米复合材料的制备及其可见光降解性能研究

采用氧化石墨烯(GO)前驱体,利用一步溶剂热法分别合成了ZnS-TiO_2(ZT)和ZnS-TiO_2/RGO(ZTR)三元纳米复合材料,对比研究了ZnS-TiO_2(ZT)和ZnS-TiO_2/RGO(ZTR)可见光降解性能,分析了GO含量对复合材料光催化性能的影响。通过XRD、SEM、Raman和PL对样品的的物相、形貌、微观结构和光谱特性进行了表征。以亚甲基蓝溶液(MB)1为目标降解物研究了在可见光下样品的光催化性能。研究结果表明,三元复合材料中ZnS和TiO_2粒子紧密接触分布在GO片层上,直径大约为25nm,ZnS和TiO_2物相结构分别是立体闪锌矿和锐钛矿型结构。石墨烯含量对ZnS-TiO_2(ZT)光催化活性有一定影响,当使用5mg的GO前驱体时,可见光下三元复合材料在120min之内对M B的降解率达到90%,过多的石墨烯含量会引起团聚,反而会降低光降解效果。