多巴胺是体内重要的神经递质,与许多神经退行性疾病密切相关。因此,多巴胺的检测对于诊断和治疗疾病,筛查药物以及相关致病机制的解散至关重要。然而,体内多巴胺的低浓度和基质的复杂性使多巴胺具有挑战性的准确检测。在此,电化学传感器是基于三维PT纳米线,二维MXENE纳米片和三维多孔碳组成的三元纳米复合材料构建的。PT纳米线由于丰富的晶界和高度不足的原子而表现出极好的催化活性。 MXENE纳米片不仅促进了PT纳米线的生长,而且还提高了电导率和亲水性。多孔碳有助于诱导多巴胺在电极表面上的显着吸附。在电化学测试中,三元纳米复合材料的传感器可实现多巴胺(S/n = 3)的超敏感检测,其检测低(LOD)为28 nm,令人满意的选择性和出色的稳定性。此外,该传感器可用于在血清中检测多巴胺,并原位监测从PC12细胞中释放多巴胺。可以利用这种高度敏感的纳米复合材料传感器来原位监测细胞水平的重要神经递质,这对于相关的药物筛查和机械研究具有重要意义。
近几年来,电池需求量最大,在移动电子设备、电网和电动汽车中的大规模应用是环保的最新优势 [1- 5]。离子电池需求量最大。与其他具有较长充放电周期和较高能量密度的电池相比,锂离子 (LIB) 是最先进、最稳定的电池技术 [6–9]。钠离子电池 (NIB) 的需求量也很大,因为它们的化学性质相似、存储容量高,而且是地球上最丰富的材料,这使得钠可以与锂竞争。大量实验表明,2D材料表现出高容量[10-14],低开路电压,良好的循环稳定性,其中实验合成的MAX相2D MXenes M n+1 AX n(n=1,2,3..)在电池负极材料中显示出更好的效果,其中M为过渡金属族(Ti,V,Zr,Hf等),A为13-14族元素(Si,Al,Ge,Ga等),X为碳化物或氮化物族[15-21]。其中Ti 3 C 2 报道的容量为410 mAhg -1 Li原子/1C[22]。同时,密度泛函理论(DFT)预测其容量为320 mAh.g -1 。在用卤素基团(F、OH 等)封端后形成 Ti 3 C 2 Li 2 ,锂容量会大幅降低 [23]。最近,通过 Hf 3 [Al(Si)] 4 C 6 固溶体和氢氟酸选择性蚀刻合成了 MXenes Hf 3 C 2
锂离子电池(LIB)具有循环寿命长、能量密度高、稳定性好等优点,被广泛应用于便携式设备和电动汽车。[1] 然而,全球锂供应有限、成本和安全问题以及对其环境影响的担忧严重阻碍了 LIB 的大规模应用。[2] 因此,后锂离子电池如钠离子(Na + -ion)、钾离子(K + -ion)、钙离子(Ca + 2 -ion)和镁离子(Mg + 2 -ion)电池因其能量密度提高、成本降低、安全性增强、储量丰富以及对环境更加友好而备受关注。[3] 在这种情况下,Mg + 2 和 Ca + 2 等多价离子会经历单电子以上的氧化还原反应,与相应的单价电池相比,其体积能量密度更高。此外-
摘要 MXenes 吸引了方法和技术领域的研究人员,他们将其应用于各种应用,例如储能设备、超级电容器 (SC) 和弹性电池。由于其出色的自动化、物理化学、光学、电气和电化学效应,原始 MXenes 及其纳米材料在多种类型的 SC 中的应用正在不断增加。由于其出色的电气性能、更好的机械强度、不同的实用簇和充足的层间空间,MXene 基纳米材料 (NM) 已展示出强大的储能能力。在这篇评论文章中,我们展示了 MXene 基纳米材料 (NM) 在超级电容器 (SC) 中的合成方法和应用的时间表和进展。最后,我们以该领域的未来展望结束了主题。
基于MXene的热隐身材料由于其较低的发射率而受到越来越多的关注,然而较差的抗氧化性能限制了其在复杂环境下的潜在应用。为了克服这一问题,人们开发了各种改性方法和策略,例如添加抗氧化分子和填料,但利用综合性能优异的MXene网络(涂层)实现长期、可靠的热隐身仍然是一个巨大的挑战。在这里,设计并制备了一种基于MXene的混合网络,其与透明质酸(HA)和超支化聚硅氧烷(HSi)分子混合。值得注意的是,HA分子的存在限制了MXene片材的氧化而不改变红外隐身性能,优于其他水溶性聚合物;而HSi分子可以作为有效的交联剂,在MXene片材和HA分子之间产生强相互作用。优化后的 MXene/HA/HSi 复合材料具有优异的机械柔韧性(可折叠成起重机结构)、良好的耐水性/耐溶剂性以及长期稳定的热伪装能力(红外发射率低至 ≈ 0.29)。在各种户外天气条件下的长期热伪装可靠性(≈ 8 个月)以及 MXene 涂层纺织品的可扩展涂层能力使其能够在复杂环境中伪装各种目标的红外信号,表明所实现的材料在热伪装、红外隐身和反监视方面具有巨大的前景。
如图 1a 所示,采用熔盐蚀刻和功能基团置换法,用 ZnCl₂ 和 Li₂S 从 Ti₃AlC₂ MAX 相合成 Ti₃C₂S₂ MXene。首先,将 Ti₃AlC₂ MAX 与 ZnCl₂ 混合,并在 500°C 下退火,生成 Ti₃C₂Cl₂ MXene。随后,在 800°C 下用 Li₂S 将 –Cl 基团替换为 –S 基团,从而获得 Ti₃C₂S₂ MXene。首先使用 X 射线衍射 (XRD) 分析验证样品的身份和晶体结构。结果表明,Ti₃C₂Cl₂ 和 Ti₃C₂S₂ MXene 中 Ti₃AlCl₂(JCPDS:#52–0875)的 (002) 峰强度均向较低角度移动(图 S1),表明晶体结构发生了显著变化,MAX 相成功剥离。Ti₃C₂Cl₂ 和 Ti₃C₂S₂ MXene 的 (002) 峰位于 8.96° 和 7.93°,分别对应层间距 9.82 Å 和 11.14 Å。使用扫描电子显微镜 (SEM) 检查 Ti₃C₂S₂ MXene 的形态,如图 1b-d 所示。SEM 图像证实 MXene 剥离成 2D 层状手风琴状结构。元素映射分析 (EDS) 进一步证实了 Ti、C、Cl 和 O 元素的均匀分布(图 1e)。这些结果最终证明了 Ti₃C₂S₂ MXene 的成功合成。
本工作采用定向冷冻干燥技术制备具有定向多孔结构的三维高导电纤维素纳米纤维 (CNF)/Ti 3 C 2 T x MXene 气凝胶 (CTA),然后通过热退火 CTA、随后的真空辅助浸渍和固化方法制备热退火 CTA (TCTA)/环氧树脂纳米复合材料。结果表明,TCTA/环氧树脂纳米复合材料具有三维高导电网络,超低渗透阈值为 0.20 vol% Ti 3 C 2 T x 。当 Ti3C2Tx 的体积分数为 1.38vol% 时,TCTA/环氧纳米复合材料的电导率(σ)、电磁干扰屏蔽效果(EMI SE)和 SE 除以厚度(SE/d)值分别达到 1672 S m -1、74 dB 和 37 dB mm -1,与之前报道的相同填料含量的聚合物纳米复合材料相比几乎是最高值。此外,与不含 Ti3C2Tx 的样品相比,TCTA/环氧纳米复合材料的储能模量和耐热指数分别提高到 9792.5 MPa 和 310.7℃,提高了 62% 和 6.9℃,表现出优异的力学性能和热稳定性。所制备的轻质、易于加工、可成型的 TCTA/环氧纳米复合材料具有优异的 EMI SE 值、优异的机械性能和热稳定性,极大地拓宽了 MXene 基聚合物复合材料在 EMI 屏蔽领域的应用。
清洁,导电棉布和MCF应变传感器的SEM图像如图3。图3a显示了不同宏伟的干净棉织物的形态。可以看出,织物由编织的棉纤维束组成,纤维的表面相对光滑。图3(C-E)在将织物浸入MXENE悬浮液和干燥后,从不同角度显示了导电MCF的SEM成像。在弹性的2D MXENE纳米片装饰纤维表面并在棉纤维上观察到组装的Mxene纳米片后,光滑的棉纤维表面变得粗糙。因此,获得了带有核心壳结构的Mxene装饰的棉纤维。图3G是MXENE包装纤维和相应元素映射的SEM图像。据观察,Ti,C和O均匀地分布在棉纤维表面上,表明纤维被一层Mxene纳米片紧密包裹。图3F显示,导电棉纤维被PDMS层很好地封装,这些PDMS层对内导电棉纤维起着保护性和限制性作用,并且在封装过程后保持了织物结构。
传感器材料配置响应时间(毫秒)循环参考文献 LMs-TPE 管状 50 3500 [S12] 垂直石墨烯 (VGr) 堆叠 180 1000 [S13] MXene/TiS 2 交错 1000 至 5000 2500 [S14] MWCNTs/PVC 堆叠 110 2500 [S15] MXene/CF 交错 50 1000 [S16] PI/CNT 气凝胶堆叠 50 1000 [S17] Ti 3 C 2 T x -MXene 堆叠 98 10,000 [S18] PEDOT-CNT@rGO 交错 0.9 2500 本研究
二维(2D)过渡金属二北元化(TMD)是原子上薄的半导体,在整个可见光谱中具有有希望的光学应用。然而,它们本质上弱的光吸收和低光质量量子产率(PLQY)限制了它们的性能和潜在用途,尤其是在紫外线(UV)波长光范围内。衍生自2D材料(2D/QD)的量子点(QD)提供有效的光吸收和发射,可以调节能量的光波长。在这项研究中,我们通过与2D/QD的杂交(尤其是Ni-Tride MXENE MXENE MXENE MXENE MXENE MXENE QD(TI 2 N MQD)和nitride nitride QD)(GCD)(GCD)(GCD)(GCNQ)(GCNQ)(gcnqd),通过杂交与2D/QD杂交在UV范围内大大增强了单层(1L)二硫键(WS 2)的光子吸收和PLQ。With the hybridization of MQD or GCNQD, 1L- WS 2 showed a maximum PL enhancement by 15 times with 300 nm wavelength excitation, while no noticeable enhance- ment was observed when the excitation photon energy was less than the bandgap of the QD, indicating that UV absorp- tion by the QD played a crucial role in enhancing the light emission of 1L-WS 2 in our 0D/2D混合系统。我们的发现提出了一种方便的方法,用于增强1L-WS 2的光响应到紫外线,并为使用1L-TMD收集紫外线能量提供令人兴奋的可能性。