文章概覽

二維碳化鈮（Nb2C）是新興的MXene家族的一員，最近引起了材料科學(xué)、物理、化學(xué)和納米技術(shù)等各個領(lǐng)域的關(guān)注。在這篇綜述中，重點介紹了 Nb2C 的材料特性、合成策略以及在儲能器件、催化和光伏器件中的應(yīng)用。首先介紹其合成方法、結(jié)構(gòu)特征以及顯著的化學(xué)和物理性質(zhì)。然后討論了形態(tài)、官能團和電解質(zhì)對電化學(xué)儲能裝置的影響，并介紹和比較了各種 Nb2C 基電池和超級電容器的進展。接下來總結(jié)Nb2C MXene在電催化和光催化析氫反應(yīng)中的最新進展。最后介紹了Nb2C MXene 作為有機和鈣鈦礦太陽能電池中電荷傳輸層的實現(xiàn)。?

這些例子涵蓋了不同的架構(gòu)、界面配置和功能化方法，展示了 Nb2C 作為新興能源材料的廣闊前景。它們還激勵研究人員提出創(chuàng)新材料設(shè)計，以提高器件性能并擴展 Nb2C MXene 的可能應(yīng)用。

精彩呈現(xiàn)

??描述了 Nb2C MXene 的結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電子特性。

??總結(jié)了二維 Nb2C 在各種儲能器件中的應(yīng)用的最新進展。

??探討了用于析氫反應(yīng)的Nb2C基復(fù)合催化劑的設(shè)計、性能和前景。

??介紹了 Nb2C MXene 合成方法的現(xiàn)狀。

圖文參考

總結(jié)

MXene 家族于 2011 年首次被發(fā)現(xiàn)，此后，許多新型 MXene 被合成和研究。盡管 Nb2C MXene 材料早在 2013 年就被發(fā)現(xiàn)了，但近年來人們對這些材料的興趣激增。Nb2CTx 具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和接近于零或非常小的帶隙。此外，通過官能團的靈活組合可調(diào)節(jié)電導(dǎo)率，具有很強的適用性。綜述的第一部分涵蓋了 MXene 家族成員的歷史、材料特性以及 2D Nb2C MXene 材料的各種合成方法。綜述的第二部分重點關(guān)注二維 Nb2C MXene 在儲能器件和能量轉(zhuǎn)換技術(shù)方面的最新發(fā)展。由于其獨特的二維層狀結(jié)構(gòu)、豐富的表面終端、優(yōu)異的金屬導(dǎo)電性和插層贗電容，二維Nb2C MXene材料有助于提高儲能器件的能量和功率密度。我們涵蓋基于Nb2C的電化學(xué)儲能裝置的研究，包括鋰離子電池、鋰硫電池、鈉離子電池和超級電容器。氫能是綠色能源的重要組成部分，水電解是清潔的氫源。然而，水分解是一種非自發(fā)反應(yīng)，需要能量來啟動和維持穩(wěn)定性。將貴金屬Pt引入電催化劑中可以有效提高水分解的效率，但該技術(shù)成本昂貴且不易規(guī)?；?。因此，尋找貴金屬電催化劑的替代品對于綠色能源技術(shù)至關(guān)重要。MXene 催化劑在電化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用前景廣闊，包括 HER、ORR、OER 和 NRR。過渡金屬氮化物可用于開發(fā)優(yōu)異的電催化劑來替代貴金屬基電催化劑。本綜述探討了二維 Nb2C MXene 材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為電催化劑和光催化劑的最新研究。例如，研究人員已經(jīng)證實，Nb2O5/C/Nb2C復(fù)合光催化劑由于異質(zhì)結(jié)處光生載流子的高分離效率而具有優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫效率。這些例子表明，設(shè)計和實現(xiàn)新型納米復(fù)合材料是未來利用2D Nb2C MXene開發(fā)高效催化材料的重要方向。

* 資料來源于：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112046