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MXene 典型特性及其在碳纤维复合材料中应用的研究进展
摘要：作为一种新型的二维（2D）过渡金属碳化物，氮化物或氮化碳，MXENE具有出色的物理结构和出色的机械性能，电导率和磁性特性，因此在不同的领域中广泛使用，例如电化学能量存储，微波炉吸收，微波吸收，电磁，电磁层。碳纤维（CF）是通过热处理和高温氧化制备的，导致表面光滑和缺乏活性基团，这不利于碳纤维和基质之间的粘附，从而产生碳纤维复合材料的界面性质。纳米颗粒以修饰碳纤维的表面以改善其粗糙度并提供活性基团。因此，通过其范德华力或氢，离子和共价键将MXENE引入CF表面，以改善CF和矩阵之间的机械互锁效果，从而改善复合材料的界面特性或启用功能应用。在本综述中，总结了各种合成方法，MXENE的结构特征和特性，并讨论了将MXENE引入MXENE通过不同技术将MXENE引入碳纤维表面修饰的研究进展，以增强界面性能和复合材料的功能应用。最后，提出了MXENE面临的挑战以及其在碳纤维复合材料中应用的发展前景。
硕士论文：MXene/2D TMO 异质结构用于高倍率电化学
2D 纳米材料被定义为厚度为一个或几个原子的材料（图 1），其横向尺寸在纳米到微米尺度 1 。由于其出色的性能和多种新化学性质，它们为储能领域开辟了新前景 1 。在储能方面特别受关注的材料家族包括石墨烯 2、3、过渡金属氧化物 (TMO) 1、2D 过渡金属二硫属化物 (TMD) 4、5 和 MXenes（2011 年发现的一类 2D 过渡金属碳化物和氮化物）6。2D 纳米材料在超级电容器和高倍率电池中显示出巨大的应用潜力。2D 纳米材料具有固有的高表面积，可以进行化学功能化，具有离子嵌入能力，并且与最先进的传统电池材料不同，可以以惊人的倍率运行。此外，二维纳米材料机械强度高 6 ，堆积密度高 7, 8 ，是可穿戴电子产品中柔性、微型、超薄储能装置的理想选择。这是本项目追求的终极应用。
基于水处理 MXene 电极的柔性半透明光伏超级电容器
最近，人们尝试将能量收集和存储结合起来，制成用于自供电系统的光伏储能模块 (PESM)。13-15然而，外部电路通常用作集成器件中 PV 和电荷存储部分之间的互连，这会导致平面互连导致表面积利用率低，并且与柔性基板上的卷对卷印刷不兼容。探索具有高机械灵活性和光学透明度的设备以满足未来无处不在的电子产品（包括可穿戴设备和交互系统）的需求是一项挑战。16,17该领域的最终目标是通过印刷或卷对卷制造在垂直方向上开发高效、灵活、透明且低成本的 PESM。 18,19 因此，低温下实现的全溶液处理柔性 PESM 非常适合实现升级，并且具有成本效益。光伏设备中常用的透明电极是氧化铟锡 (ITO)，它可以提供高透射率和低薄层电阻。然而，ITO 机械脆性大，
通过机器学习驱动的mxene
水净化对于维持生命和维护公共卫生至关重要，但是现有的方法面临着诸如低功效和高成本之类的挑战。本研究研究了MXENE材料由于其独特的结构和特性而解决这些问题的潜力。该研究旨在增强MXENE功能化技术，以通过应用机器学习方法最大化其在水过滤中的有效性。通过研究各种功能化方法和利用机器学习以优化MXENE特征，该研究试图推进净水技术。这项研究的新颖性在于它整合了机器学习驱动的方法，用于水纯化中的MXENE功能。通过探索新的方法来修改MXENE特性并提高水过滤效率，该研究有助于应对全球净水挑战。该研究始于MXENE物质的深入概述，其合成技术及其与水纯化的相关性。然后，它深入研究了不同的功能化程序，强调了针对特定水处理应用定制特征的重要性。提出了机器学习方法，以预测并优化MXENE特性，以增强水的净化功效。研究证明了机器学习驱动的MXENE功能化在改善净水过程中的潜力。通过优化MXENE特性，水过滤的功效显着增强，以解决纯化技术的当前局限性。该研究结论是通过强调其发现在应对全球净化挑战方面的重要性。通过通过创新的方法和利用机器学习技术克服障碍，该研究强调了基于MXENE的水净化方法在确保普遍获得清洁水的潜在影响。关键字：机器学习，MXENE，功能化，水净化，吸附，表面
熔盐蚀刻 Nb2CTz MXene 纳米片的剥离、分层和氧化稳定性
自 2011 年首次合成 MXene 以来，MXene 的安全且可扩展的生产一直是一个重要但难以实现的目标 1 。MXene 是二维纳米材料，通式为 M n+1 X n T z ，其中 M 是早期过渡金属（通常是 Ti、Nb 或 V），X 是碳和/或氮，T z 代表表面终止（例如 -F、-Cl、-OH、-O）。MXene 源自一种称为 MAX 相的母材料，该母材料将 M-X 与来自周期表 13-16 2,3 族的层间 (A) 元素结合在一起。已经合成了 50 多个 MAX 相；但是，只有一些 MAX 相可以通过传统的酸蚀技术剥离成感兴趣的二维 MXene 纳米片。之前的研究大多集中在 Ti 基 MXenes 上。MXene 纳米片可用于储能、催化、EMI 屏蔽、传感器和复合材料 4-10 等一系列应用。高浓度氢氟酸 (HF) 通常用于从 MAX 相中选择性去除 A 层以生产 MXenes。其他方法通常使用盐形成原位 HF 溶液，例如将氟化锂 (LiF) 和盐酸 (HCl) 结合或使用氟化氢铵 (NH 4 )HF 2 1,11 。然而，使用水性氟化物蚀刻剂具有许多固有的风险和挑战。与处理 HF 相关的危害使得 MXene 合成工艺难以扩大到商业水平。酸蚀 MXene 合成路线的另一个缺点是废物管理 12 。此外，传统的 HF 酸蚀技术仅限于少数 MAX 相，因此需要
一种新的Mars -Van Krevelen机制，用于Ti二装的MXENE
通过对电荷传递，状态的电子密度和相互作用系统的电荷密度差异的全面分析，进行了第一个原理计算，以研究CO在TI装饰的Cr 2 TIC 2 O 2 MXEN单层上的催化氧化。By comparing the reaction energy barriers, it is found that, rather than the traditional Langmuir–Hinshelwood, Eley–Rideal, and Mars-van Krevelen (MvK) mechanisms, the CO oxidation favours a new variant of the MvK mechanism, in which the anchored Ti atom activates the surface oxygen to spill over from the substrate and take part in the CO oxidation.这项工作强调了激活外国金属原子Mxene表面氧原子以改善催化活性的重要性，并建议进一步研究新的MVK氧化机制的CO氧化机制可能值得。
一步水热合成多孔 Ti3C2Tz MXene/rGO 凝胶用于超级电容器应用
采用一步水热法制备碳化钛/还原氧化石墨烯 (Ti 3 C 2 T z /rGO) 凝胶。该凝胶具有高度多孔结构，表面积为 ~224 m 2 /g，平均孔径为 ~3.6 nm。反应前体中 GO 和 Ti 3 C 2 T z 纳米片的含量不同，可产生不同的微观结构。Ti 3 C 2 T z /rGO 凝胶的超级电容器性能随成分而发生显著变化。比电容最初随 Ti 3 C 2 T z 含量的增加而增加，但在高 Ti 3 C 2 T z 含量下无法形成凝胶。此外，电容保持率随 Ti 3 C 2 T z 含量的增加而降低。与纯 rGO 和 Ti 3 C 2 T z 相比，Ti 3 C 2 T z /rGO 凝胶电极表现出增强的超级电容器性能，具有高电位窗口 (1.5 V) 和大比电容 (920 F/g)。 rGO 的 EDLC 与 Ti 3 C 2 T z 的氧化还原电容的协同效应是超级电容器性能增强的原因。用 Ti 3 C 2 T z /rGO 构建了一个对称双电极超级电容器单元，其面积电容非常高（158 mF/cm 2 ），能量密度大（~31.5 μW h/cm 2
使用具有控制孔隙率的陶瓷主链的MXENE网络组装
过渡金属碳化物（MXENES）是具有出色特性的新型2D纳米材料，对诸如储能，催化和能量转化等应用的有希望的显着影响。阻止MXENES广泛使用的主要障碍是缺乏在3D空间中组装MXENE的方法，而无需重大的恢复，从而降低了其性能。在这里，通过引入一种新型材料系统来成功克服这一挑战：在多孔陶瓷主链上形成的MXENE的3D网络。主干决定了网络的3D体系结构，同时提供了机械强度，气体/液体渗透性和其他有益特性。冻结铸件用于制造带有开放孔和受控孔隙率的二氧化硅主链。接下来，墨西哥流用于从分散体中将Mxene填充到主链中。然后将系统干燥以将孔壁与MXENE一起覆盖，从而形成一个相互连接的3D-MXENE网络。制造方法是可重现的，MXENE填充的多孔二氧化硅（MX-PS）系统是高导电性的（例如340 S m-1）。MX-PS的电导率受孔隙率分布，MXENE浓度和内部填充周期的数量控制。带有MX-PS电极的三明治型超电容器显示出极好的面积电容（7.24 f cm-2）和能量密度（0.32 MWH cm-2），仅添加了6％的MXENE MXENE质量。这种创建2D纳米材料的3D体系结构的方法将显着影响许多工程应用程序。
厚度和波长依赖性非线性光学吸收在2D层次MXENE膜中
作为迅速扩展的2D材料家族，MXENES最近引起了人们的关注。通过开发一种涂层方法，该方法可实现无传输和逐层膜涂层，研究了Ti 3 C 2 t x mxeneFim的非线性光吸收（NOA）。使用Z扫描技术，MXENEFILM的NOA在≈800nm处的特征。结果表明，随着层数从5增加到30的增加，从反向吸收吸收（RSA）转变为可饱和吸收（SA）。值得注意的是，非线性吸收系数的β变化从≈7.1310 2 cm GW 1到在此范围内的2.69 10 2 cm GW 1。也表征了MXENEFIM的功率依赖性NOA，并且观察到β的趋势下降以增加激光强度。最后，在≈1550nm处的2D mxene纤维的NOA的特征是将它们整合到氮化硅波导上，在其中观察到薄膜的SA行为，包括5和10层MXENE，与在≈800nm处观察到的RSA相反。这些结果揭示了2D MXENEFM的有趣的非线性光学性质，突出了它们的多功能性和实现高性能非线性光子设备的潜力。
基于MXENE的催化剂的研究进度...
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