MXene在电储能领域的研究进展

近年来，过渡金属碳或氮化物MXene一经问世，就引起广泛研究。因其具有独特的物理化学性质，MXene及其复合材料在储能、催化、传感、电磁屏蔽领域存在潜在价值。MXene在锂离子电池、钠离子电池等二次电池和超级电容器的应用中表现出优越的电化学性能，有广阔的应用前景。文中列举了目前广泛使用的磷酸铁锂电池的工作原理。综述了MXene及其复合材料在电储能领域的研究进展，对MXene材料及MXene基复合材料在电储能领域的研究做出展望。     

MXene在火灾预警传感器中的应用研究进展

火灾预警系统的核心之一是新型传感材料。MXene及其衍生物具有较高电子传导率和超大比表面积、独特的温敏性及气敏性，可实现对早期火灾的快速可靠预警，因此，在火灾预警传感器领域具有广泛的应用前景。该文首先回顾了温敏型MXene基火灾预警器的预警机制及其纸类与涂层类器件在火灾预警领域的发展现状，随后介绍了气敏型MXene基火灾预警器的预警机制及国内外近年来MXene及其衍生物在NH3、NO2、CO等气体检测的研究进展。重点总结了MXene在火灾预警领域高性能化、多功能化的发展趋势，并对MXene基火灾预警器后续发展趋势进行了展望。最后，指出未来MXene基火灾预警器应通过开发新型MXene基敏感材料以进一步缩短其响应触发时间、提高火灾预警的快速性与准确性，并考虑赋予器件自修复性、电磁屏蔽性、疏水性等多功能性，同时将其与物联网联动实现智能消防，使其更适合复杂环境和实际工程应用。     

硅基AAO模板法制备纳米阵列研究进展

硅基纳米材料结构与性能独特,在光学、半导体和材料科学等领域具有广阔的应用前景。本文介绍了硅基阳极氧化铝模板相对于铝基模板在集成纳米功能器件方面的优势及其制备方法,对阳极氧化工艺过程进行了分析,并对几种基于硅基AAO模板组装的纳米阵列进行了综述,总结了硅基纳米结构阵列性能的研究概况。     

高性能低维铁基材料研究现状及生物医用前景

以低维铁基材料为典型代表的磁性纳米材料，在医学健康领域具有重要且广阔的应用前景，近年来引起了国内外研究者的广泛关注和大量研究。综述了近几年在高性能铁基纳米颗粒合成、相关形成机制研究以及生物医学应用等方面取得的进展。此外，也探讨了一系列典型二维铁基纳米材料及其复合结构的可控合成、界面性质调控以及其在生物医学领域的应用前景。     

二维层状Ti基MXene的电化学性能研究进展

MXene是一种新型前过渡族金属碳(氮)化物,因其独特的二维层状结构,良好的导电性和稳定性,以及层间可以容纳离子和分子的特性,使其在储能领域受到广泛关注。通过插层处理,与高分子材料、金属氧化物等复合可以改善MXene的电化学性能。综述了Ti基MXene及其复合材料在锂离子电池和超级电容器方面的理论研究和应用研究现状。     

二维MXene材料的储能研究进展

在众多储能材料中,具有单个或者几个原子厚度的二维纳米晶体材料MXene至2011年首次从MAX相腐蚀剥离得到以来,就一直是人们研究的热点。本文从在锂离子电池及钠离子电池领域的研究方面介绍了MXene材料目前在储能领域中的研究进展。     

2D MXene纳米片在肿瘤诊断和治疗中的研究进展

2D MXene纳米片有高效的光热转化效率和良好的生物安全性等特点，这些优势使其成为近年来肿瘤诊断治疗相关研究的热门材料。本综述介绍了2D MXene纳米片的结构、理化特征，重点介绍了其在光热治疗、药物递送、生物传感及成像等肿瘤诊断和治疗方面的研究进展，讨论了2D MXene纳米材料在生物医学应用中面临的挑战。     

聚合物基MXene复合材料的光热性能研究进展

MXene是一种新兴的二维纳米材料,具有组成可调、结构可控的特性和优异光热性能。MXene可吸收入射光并将其高效转换为热能,这为太阳能的有效利用提供了新途径。将MXene加入聚合物基体中,可赋予聚合物基复合材料优异光热性能,并拓宽复合材料应用范围,因而被广泛研究。具有光热性能的聚合物基MXene复合材料在海水淡化、个人热管理、光热抗菌和光热治疗肿瘤等方面有着广泛的应用前景。本文总结了MXene及聚合物基MXene复合材料的制备方法,介绍了光热材料的光热转换机理,综述了聚合物基MXene复合材料在光热转换方面的研究进展,展望了具有光热性能的聚合物基MXene复合材料在应用中存在的挑战和未来的发展方向。     

MXene基单原子催化剂在去除水体有机污染物的研究进展

工业的快速发展导致了严重的有机水污染，对环境构成了严重威胁。MXene作为一种新型二维材料，由于优越的导电性、大的比表面积以及丰富的表面功能团等，受到广泛关注。然而MXene仍然存在纳米片堆积和催化过程中快速的电子-空穴复合等问题，这严重限制了其实际应用。通过将金属单原子锚定在MXene纳米片之间，形成MXene基单原子催化剂可以有效解决上述问题。本文综述了原始MXene和以MXene为基底的单原子催化剂的合成方法，并概述了MXene基单原子催化剂在去除水体有机污染物方面的研究进展，并对其未来的发展做出展望。     

二维MXene材料在太阳能电池和金属离子电池中的研究进展

MXene是一种新型二维材料,具有导电性髙、表面官能团丰富、层间距和能带结构可调等特点,从而在新能源器件中拥有重要的研究价值。综述了MXene在太阳能电池和金属离子电池中应用的相关进展。在太阳能电池中,基于MXene高电导率、高透明度和功函数灵活可调的特点,讨论了其在电极和载流子传输层中的相关应用研究,并对MXene功函数调整的策略进行了总结。在金属离子电池中,基于MXene独特的二维层状结构、优异的力学性能和良好的导电性,讨论了MXene作为负极材料以及与碳纳米材料、金属氧化物和硅组成的复合材料对电化学性能的提升作用,并对MXene在正极材料、集流体以及隔膜中应用也进行了介绍。最后对MXene的下一步发展进行了展望。     

元素掺杂生物质炭材料在电化学储能中的研究进展

在“双碳”目标的背景下,新型生物质炭材料的开发及其在电化学储能领域中的应用引起了人们广泛的关注。在各种优化生物质炭材料性能的方法中,元素掺杂能够解决比容量低、稳定性差的问题,为提高生物质炭材料电化学性能提供了一种简单、有效的方法和策略。本文从植物基、动物基和微生物基三方面介绍了元素掺杂生物质炭材料的来源,并根据掺杂元素的种数将元素掺杂生物质炭材料归纳为单元素掺杂和多元素共掺杂。回顾了元素掺杂生物质炭材料在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等电化学储能器件中的应用,在此基础上分析了其化学组成和微观结构对电化学性能的影响。同时对其今后的发展和商业化前景做出展望,指出掺杂元素的种类和含量的调控、制备方法和工艺的优化、生物质自掺杂属性的激活仍是目前亟待解决的问题和未来的发展方向。     

大连化物所二维金属碳化物基储能材料研究取得新进展

正近日,中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅团队通过在KOH溶液中震荡处理二维金属碳化物纳米片(MXene),成功制备了层间距扩大的碱化MXene纳米带,并发现其具有优异的储钠和储钾性能。MXene是一类新型二维金属碳(氮)化物纳米片,常见的Ti_3C_2 MXene片已被证实是一种先进储能电极     

MXene基负极材料在储钾领域的研究进展

钾离子电池因钾元素具有成本低,地壳丰度大,以及与金属锂相近的氧化还原电位而有望成为下一代电化学储能体系;然而,金属钾更大的半径对钾离子电池的发展提出了新的挑战。近年来,MXene作为一种二维过渡金属碳/氮化物因其独特的结构、良好的机械性能以及出色的导电性而被广泛应用于各类储能体系中。同样,MXene应用在储钾领域,有效提高了钾离子电池及电容器的性能。本综述对MXene的合成方法进行了归纳与总结,同时系统介绍了MXene以及按照嵌入、转化两种机制分类的MXene基复合材料在储钾领域的最新研究进展。     

纳米银的制备及其在包装领域的应用研究

为了拓展纳米银在包装领域的应用,介绍了纳米银在复合包装材料中的应用及其重要性。综述了纳米银的制备方法,及其在导电油墨、果蔬保鲜等包装工程领域的应用及研究进展。同时,分析了纳米复合材料中纳米粒子的迁移方式及安全性问题,为未来纳米材料在包装工程领域的发展和应用提供参考。     

MXene/PVDF复合膜的制备、性能调控及其应用研究进展

二维过渡金属碳/氮化物（MXene）是一种新型二维碳化纳米材料，具有横向比率大、传输途径短和纳米通道多等独特优点。该文首先综述了MXene/聚偏氟乙烯（PVDF）膜的制备工艺，并分析了MXene与PVDF膜的电性能、机械性能、热性能、抗菌性能、化学稳定性等性能之间的调控关系；然后综述了MXene/PVDF复合膜在分离膜、高介电膜、电磁屏蔽膜等领域中的应用进展；最后对MXene/PVDF膜的发展方向进行了展望：在当前的研究阶段中，对PVDF膜进行抽滤处理仍然是发挥MXene优异性能的有效途径，这是一个主要的研究手段；同时，进一步深入研究MXene对PVDF膜定向调控的多功能性机制，有助于更好地理解MXene与PVDF膜之间的相互作用规律；此外，应该加强应用型研究，形成较完善的实际应用体系，这有助于更好地理解MXene/PVDF复合膜的自身性质和性能，推动MXene/PVDF复合膜在各领域的应用研究和实际发展。     

新型MXene复合吸波材料研究进展

MXene材料作为一种新型的二维材料,以其优良的介电性能和新颖的层状结构,广泛应用在电容器、半导体、储能材料等诸多领域中。由于MXene材料特殊的层状结构和介电性能,使其具有了成为复合吸波材料的潜质,但是MXene材料在吸波领域的研究较少。研究中大多数MXene材料只具有介电性能,只能以介电损耗方式吸收电磁波,导致其吸波频带窄、吸波效能低。本文总结了MXene材料的基本性质,吸波材料的设计原理,新型材料MXene的各类刻蚀制备方法,以及在吸波材料方面的应用,并指出了MXene材料在吸波材料方面的设计思路。最后展望了新型MXene复合吸波材料的发展趋势。     

纳米材料及纳米技术在涂料中的应用

本文介绍了纳米材料及其技术在涂料中的应用情况,简要介绍了具有抗老化、抗菌、防污、导电、隐身等功能的纳米复合涂料.另外还介绍了纳米材料的改性方法及纳米复合涂料的一般制备方法.     

无机纳米阵列材料的制备及其在储能电极领域的应用

无机纳米阵列结构是近几十年发展起来的、在储能电极领域有广阔应用前景的一类纳米材料。作为一种三维纳米尺度的有序组装体,其具有优异的电导通性、规则有序的电子传递、超高的比表面积、丰富的材料种类选择、可设计的表界面结构和晶体结构,使得其在能源存储与转化领域有着重要的应用。介绍了无机纳米阵列结构的制备方法以及其在储能电极领域的应用,总结了该领域近年来的一些研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

面向水处理应用的二维MXene膜研究进展

MXene纳米片材料因其二维结构特性和丰富的表面基团而受到广泛关注。MXene纳米片组装成的二维层状膜,通过尺寸筛分效应和静电相互作用可实现溶液中小分子和离子等分离,在水处理领域有着巨大的应用潜力。然而,二维层状MXene膜仍然面临着严峻的挑战,如低稳定性、高内阻、水环境中易溶胀等,导致分离性能不理想。本文以层状MXene膜的分离机理为出发点,重点介绍了目前改善层状MXene膜分离性能的方法及研究进展,并对二维MXene膜水处理应用发展进行展望,期望对基于MXene膜的精密构筑和设计高性能分离膜提供有益参考。     

MXene在涂料中的应用研究进展

MXene是近年来发展的一类新型过渡金属碳/氮化物二维纳米材料，其在有机涂料中的应用逐渐引起关注。在MXene的种类、制备方法和性能的简介基础上，总结了其在电磁屏蔽涂料、防腐涂料和多功能涂料制备中的研究进展。报道显示，采用MXene制备的电磁屏蔽薄膜或涂层性能突出，MXene也能显著改善纯环氧树脂或纯聚氨酯树脂涂层的防腐性能，并在多功能涂层中展现出了良好的发展前景，但MXene与涂料各组分的相互作用研究仍缺乏深度和广度，影响其在涂层中的空间分布调控。建议今后加强MXene规模化制备方法和表面改性研究，扩展MXene研究对象及其应用的涂料领域。