MXene文獻推薦 | 超電容、電池、傳感和催化等領域工作

2023-05-17 09:25 作者:北科納米 0人讀過 | 我要投稿

文獻推薦

1.Advanced Materials?(IF?32.086)?：

富含空位的MXene固定化Ni單原子作為肼氧化反應的高效電催化劑

單原子催化劑由于其優(yōu)異的催化潛力，目前已成為多相催化領域的高性能材料。在單個原子與其支撐矩陣之間構建強相互作用起著關鍵作用。在此，我們報告了Ti3C2Tx烯通過“自還原”支持的Ni-SAC? 策略是借助Ti3C2Tx MXene表面上豐富的Ti空位，該空位充當單個Ni原子的陷阱和錨定位置。由Ti3C2Tx MXene（Ni-SAC/Ti3C2Tx）支撐的構建的Ni-SAC顯示了-0.03 V的超低起始電位（相對于可逆氫電極（RHE））和對肼氧化反應（HzOR）的異常操作穩(wěn)定性。密度泛函理論計算表明，鎳單原子與其周圍的C原子存在強耦合，這優(yōu)化了態(tài)的電子密度，增加了吸附能，降低了反應活化能，從而提高了電化學活性。本文給出的結果將鼓勵更廣泛地追求由空位捕獲策略設計的二維材料支持的子孔徑相機。

Figure 2.Schematic illustration of the intercalated MXene nanocomposite fifilm for wearable

sensing and multiresponsive actuation

2.Nano-Micro Letters?(IF?23.655)：

在 MXene 上定制氮端子可在低溫下實現快速充電和穩(wěn)定循環(huán)的鈉離子電池

鈉離子電池有機會在低溫 (low-T) 下運行時實現快速充電能力和長壽命。然而，緩慢的動力學和加重的枝晶對陽極實現低 T 目標提出了兩個主要挑戰(zhàn)。在此，我們提出了一種層間限制策略，用于在 Ti 3 C 2 MXene（Ti 3 C 2 -N功能）上定制氮末端以解決這些問題。氮末端的引入使Ti 3 C 2 -N函數具有較大的層間空間和電荷再分布、提高的導電性和足夠的Na +吸附位點，從而提高了Ti的可能性。3 C 2用于容納更多的Na原子，進一步增強了Ti 3 C 2的Na +存儲能力。正如所揭示的，Ti 3 C 2 -N函數不僅具有較低的 Na 離子擴散能壘和電荷轉移活化能，而且在低- T。此外，以無機化合物為主的固體電解質界面更有利于Na +在電極/電解質界面的轉移。與未改性樣品相比，Ti 3 C 2 -Nfunct表現出兩倍容量（201 mAh g -1）、快速充電能力（80% 容量保持時 18 分鐘）和 - 25 °C 下循環(huán)壽命（80.9%@5000 次循環(huán)）的巨大優(yōu)勢。當與 Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3陰極偶聯時，Ti 3 C 2 -N函數 // NVPF在 - 25 °C 下表現出高能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。

Figure 2. Operational schemes of low-temperature Li/Na-ion bat teries and the importance of constructing batteries with fast charging ability at low temperature.

3.Matter?(IF?19.967)?:?

靈活的多響應驅動類珍珠層MXene納米復合材料，用于可穿戴人機界面

靈活的可穿戴電子產品因其在電子皮膚、可穿戴醫(yī)療監(jiān)測和人機界面方面的潛力而備受關注。然而，同時實現傳感范圍寬、響應/恢復時間快、與皮膚完美貼合的可穿戴式表皮傳感，以實現人體健康和微小的電生理信號，仍然是一個關鍵挑戰(zhàn)。同時，傳統(tǒng)的表皮傳感器無法適應多刺激響應驅動，這極大地限制了其在人工肌肉、智能軟機器人和智能開關中的潛力。在此，受具有獨特“磚和砂漿”結構和優(yōu)異機械性能的珍珠層的啟發(fā)，通過簡易的水蒸發(fā)誘導自組裝制備了類珍珠層插層MXene納米復合膜，該膜可以組裝為可穿戴的表皮傳感和多響應驅動的柔性多功能電子器件。這項工作提供了一種簡便的策略，用于制備具有優(yōu)異傳感性能和卓越驅動能力的生物啟發(fā)珍珠層狀嵌入二維材料納米復合材料，同時用于醫(yī)療監(jiān)測、智能軟機器人、智能開關和人機界面的多方面應用。

Figure 3 Microstructure images of accordion-like unexfoliated MXene, MXene nanosheet, and the intercalated MXene nanocomposite fifilm and optical images of the flflexible intercalated MXene nanocomposite fifilm

4.Advanced Functional Materials?(IF?19.924)：

用于柔性和可拉伸電子產品的導電二維材料涂層：石墨烯和 MXenes 的比較綜述

人們越來越關注將電子元件和電路從剛性和剛性基板轉變?yōu)楦`活和可拉伸的平臺，例如薄塑料、紡織品和泡沫。與此同時，推動更可持續(xù)、生物相容性和成本效益更高的導電油墨來涂覆這些基材，導致了新型納米材料配方的開發(fā)。其中，2D 材料，特別是石墨烯和 MXenes，由于其日益簡便和可擴展的生產、高導電性以及與現有制造技術的兼容性而受到了廣泛的研究興趣。它們支持一系列電子設備，包括應變和壓力傳感器、超級電容器、熱電發(fā)電機和加熱器。這些采用二維材料涂層開發(fā)的新型柔性和可拉伸電子設備有望在可穿戴、醫(yī)療保健和物聯網領域開啟令人興奮的應用。本綜述調查了過去 6 年發(fā)表的 200 多篇文章的關鍵數據，以定量分析該領域的最新進展，并闡明該技術的未來方向和前景。研究發(fā)現，盡管石墨烯和 MXenes 的化學來源不同，但它們共享的電學特性和 2D 形態(tài)保證了在最終應用中的出色性能，為未來的共同進步和進步留下了充足的空間。本綜述調查了過去 6 年發(fā)表的 200 多篇文章的關鍵數據，以定量分析該領域的最新進展，并闡明該技術的未來方向和前景。研究發(fā)現，盡管石墨烯和 MXenes 的化學來源不同，但它們共享的電學特性和 2D 形態(tài)保證了在最終應用中的出色性能，為未來的共同進步和進步留下了充足的空間。本綜述調查了過去 6 年發(fā)表的 200 多篇文章的關鍵數據，以定量分析該領域的最新進展，并闡明該技術的未來方向和前景。研究發(fā)現，盡管石墨烯和 MXenes 的化學來源不同，但它們共享的電學特性和 2D 形態(tài)保證了在最終應用中的出色性能，為未來的共同進步和進步留下了充足的空間。

Figure 2.a) The absolute number and b) year-on-year percentage change of published articles with graphene, MXene (or Ti3C2Tx) and flexible or stretchable in the title, keywords or abstract over the last 15 years from the Web of Science (data collected on 27/05/2022).

Fig. 5.EMI shielding of MXenes coated on diverse substrates. a) Top: manufacturing procedure of the fabric-based conductive material and SEM images of the cotton- or linen-based material.

5.ACS Nano?(IF?18.027)

二維混合納米片超級電容器：從積木結構、纖維組裝和織物結構到可穿戴應用

基于纖維的超級電容器（F-SCs）由于其高變形靈活性、快速充放電能力、長期穩(wěn)定性和節(jié)能能力，在可穿戴技術、能源和碳中和領域引起了廣泛的興趣。在本文中，我們總結了F-SCs纖維電極制造的最新進展，其中先進的微二維（2D）構建塊（例如MXene和石墨烯）通過化學組裝并構建成有序的中間纖維和多功能宏觀織物。介紹了2D混合納米片在表面控制、假電容修飾和微觀結構操作方面的各種基本原理，以促進快速電子轉移和電荷傳導。此外，還介紹了用于組裝和制造具有先進納米/微結構的復雜纖維的各種紡絲方法，包括分層骨架、各向異性主干、表面/整個多孔框架和垂直排列網絡，以促進離子動力學傳輸/存儲。同樣，闡明了多孔結構與電化學性能之間的結構-活性關系。此外，強調了多功能織物的高柔韌性/強度、優(yōu)越的導電性和穩(wěn)定的操作，實現了大能量密度、可變形能力和在惡劣條件下的魯棒穩(wěn)定性。特別強調了潛在的電源應用，包括靈活的電子設備、自供電功能和能量傳感器系統(tǒng)。最后，提出了一個簡短的結論和展望，以及下一代F-SCs目前面臨的挑戰(zhàn)和未來的機遇。

Figure 1. Schematic illustration of chemical assembly and fabrication of F-SCs electrodes from micro-2D hybrid building blocks

Figure 2. Fundamental assembly of high-performance F-SCs.

?Figure 7. Microfluidic assembly principle for ordered mesoscopic fibers.

6.ACS Nano?(IF?18.027)?:

基于鐵電耦合的 2D-MXene 分層設計的高性能可拉伸摩擦電納米發(fā)電機

基于最先進的功能材料和器件工程的摩擦納米發(fā)電機為未來的多功能電子產品提供了一個令人興奮的平臺，但由于對兼容的納米材料的功能特性缺乏深入了解，實現起來仍然具有挑戰(zhàn)性與微結構工程。在這項研究中，通過夾在銀納米線 (Ag-NW) 電極和分層工程海綿狀熱塑性聚氨酯 (TPU) 聚合物復合材料與鐵電體之間的互鎖微結構器件配置，展示了一種高性能可拉伸（約 60% 應變）摩擦電納米發(fā)電機。鈦酸鋇耦合（BTO 耦合）2D MXene (Ti 3C2Tx) 納米片。MXene 的使用導致介電常數增加，而介電損耗通過與 BTO 的鐵電體耦合而降低，從而提高了納米發(fā)電機的整體輸出性能。復合膜的海綿性質增加了變形下的電容變化，從而提高了器件的能量轉換效率（~79%）和壓力靈敏度（4.6 VkPa -1和 2.5 mAkPa -1）。該裝置采用量子力學計算的電子結構，將生物力學能轉化為電能，產生260 V的開路輸出電壓、160 mA/m 2的短路輸出電流和6.65 W/m的出色功率輸出2，這足以操作幾個消費電子產品。由于其卓越的壓力靈敏度和效率，該設備可實現廣泛的應用，包括實時臨床人體生命體征監(jiān)測、聲學傳感和機器人手的多維手勢傳感功能?？紤]到分層聚合物納米復合材料的易于制造、優(yōu)異的功能性和納米發(fā)電機出色的能量收集性能，這項工作有望刺激下一代自供電技術的發(fā)展。