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用于废水处理的二维材料
全球人口增长、经济扩张和气候变化使水资源短缺成为日益复杂的挑战。需要先进的废水处理或净化系统，以可扩展、可靠、经济高效和可持续的方式生产清洁水。由于二维材料具有卓越的品质和独特的结构，其最新发展为解决水净化这一巨大问题提供了一条新途径。新兴的二维材料具有前所未有的表面体积比，包括石墨烯、氧化石墨烯、MXenes、硼碳氮化物、gC 3 N 4、金属有机骨架和黑磷，它们在水清洁和监测方面具有极低的材料消耗、极快的处理时间和极高的处理效率。本综述将重点介绍二维材料的最新进展及其在废水处理中的污染物检测、分离、吸附和光催化中的应用。由于二维材料具有高导电性、亲水性和催化活性等独特品质，人们对其在水处理和环境修复中的潜在用途产生了浓厚的研究兴趣。本综述还将提供有关二维材料在水净化领域作为吸附剂、脱盐、光降解和催化活性的合成和用途的信息。综述最后概述了新的研究途径，并展望了这一发展领域面临的困难。关键词：二维材料、废水处理、吸附、光催化过程。
通过X射线光电光谱探测的TI3C2TX MXEN上H2，CO2和H2O的相互作用和动力学
探索最多的mxenes之一是ti 3 c 2 t x，其中t x被指定为固有地形成终止物种。在许多应用中，Ti 3 C 2 t X是一种有前途的储能，能量转换和CO 2捕获设备的材料。然而，在Ti 3 C 2 t x -surface上进行吸附和表面反应的活动位点仍然是要探索的问题，这对何时获得正确和优化的表面需求的准备方法具有影响。在这里，我们使用X射线光电子光谱（XP）来研究诸如H 2，CO 2和H 2 O之类的常见气体分子的吸附，它们都可能存在于能量存储，能量转换和CO 2中 - 基于Ti 3 C 2 T x捕获设备。研究表明，H 2 O与Ti-Ti桥接位具有牢固的键合可将其视为终止物种。A O和H 2 O终止Ti 3 C 2 t X -Surface将CO 2吸附到Ti ti on top位点，并可能会降低存储正离子（例如Li +和Na +）的能力。另一方面，O和H 2 O终止Ti 3 C 2 t x -surface显示了分裂水的能力。这项研究的结果对MXENE制剂的正确选择以及MXENE周围的环境有影响，例如能量存储，CO 2 -Accapting，Energy转换，气体传感和催化剂。
使用拉曼光谱法监测TI3C2TX MXENE降解途径
摘要：扩展Ti 3 C 2 t X MXENE在纳米复合材料以及跨电子，能源存储，能量转换和传感器技术的跨越中的应用，需要简单有效的分析方法。拉曼光谱是评估MXENE复合材料的关键工具；但是，高激光功率和温度可能导致材料在分析过程中的恶化。因此，需要深入了解MXENE光热降解及其氧化状态的变化，但尚无系统研究。这项研究的主要目的是通过拉曼光谱分析研究MXENE晶格的降解。不同的光谱标记与Ti 3 C 2 t X材料内的结构变化有关，并经历了热和激光诱导的降解。在降解过程中，在几个特定步骤中揭示了光谱标记：层间水分子的数量减少， - 哦，组的数量减少，C -C键的形成，晶格的氧化，氧化的氧化以及TIO 2 Nanoparticles的形成（首先是解剖学酶，核心）。通过跟踪位置移位和Ti 3 C 2 t X的强度变化，发现了表示每个步骤启动的光谱标记。这种光谱方法增强了我们对MXENE降解途径的理解，并促进了这些材料将这些材料的增强和可靠的整合到从储能到传感器的各种应用中的设备中。关键字：2D材料，MXENES，拉曼光谱，TIO 2纳米颗粒，Ti 3 C 2 t X，MXENE降解，激光诱导的破坏
1 二维材料的制备
二维 (2D) 材料是一类新兴的纳米材料，具有丰富的结构和卓越的性能，将带来许多变革性的技术和应用 [1]。自 2004 年首次发现石墨烯以来，二维材料家族已急剧扩展，包括绝缘体（六方氮化硼 [h-BN]）、半导体（大多数过渡金属二硫属化物 [TMDCs]、黑磷 [BP] 和碲 [Te]）、半金属（部分 TMDCs 和石墨烯）、金属（过渡金属碳化物和氮化物 [MXenes]）、超导体（NbSe 2 ）和拓扑绝缘体（Bi 2 Se 3 和 Bi 2 Te 3 ）[2, 3]。二维材料的原子厚度和悬挂自由表面以及优异的光学、电学、磁学、热学和机械性能使其在光通信、电子学、光电子学、自旋电子学、存储器、热电学以及能量转换和存储器件中具有巨大的应用前景[4, 5]。著名纳米材料学家刘忠范指出，“制备决定未来”是所有材料的必然规律。在过去的十年中，一系列的制备技术被开发来制备二维材料，以满足其基础研究和各种应用的需要。鉴于二维材料的层状结构，主要的制备技术可分为两大类：自上而下和自下而上的方法。在本章中，我们将介绍近年来发展的二维材料制备技术，包括两种自上而下的方法（机械剥离和液相剥离）和一种自下而上的方法（气相生长）。这里我们给予更多的篇幅来介绍二维材料气相生长中的单晶生长、厚度控制和相位控制。
二维材料在 CMOS 中的应用...
摘要：在过去的几十年中，微电子行业一直在积极研究除数字逻辑和存储器之外的半导体器件功能集成的潜力，包括在同一芯片上集成射频和模拟电路、生物芯片和传感器。在气体传感器集成的情况下，未来的器件必须使用与数字逻辑晶体管工艺兼容的制造技术来制造。这可能需要采用成熟的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 制造技术或与 CMOS 兼容的技术，因为该技术具有固有的低成本、可扩展性和大规模生产潜力。虽然化学电阻半导体金属氧化物 (SMO) 气体传感器是过去研究的主要半导体气体传感器技术，并最终实现商业化，但它们需要高温操作来为分子检测环境中气体所必需的表面化学反应提供足够的能量。因此，在 MEMS 结构中集成微加热器是一项要求，这可能非常复杂。因此，这是不可取的，人们正在研究和寻求室温或至少接近室温的解决方案。使用紫外线照射已经实现了室温 SMO 操作，但这进一步使 CMOS 集成复杂化。最近的研究表明，二维 (2D) 材料可以为这个问题提供解决方案，因为它们很有可能与复杂的 CMOS 制造集成，同时即使在室温下也能对大量目标气体提供高灵敏度。本综述讨论了许多类型的有前途的 2D 材料，由于存在足够宽的带隙，这些材料显示出作为数字逻辑场效应晶体管 (FET) 的通道材料以及化学电阻和基于 FET 的传感膜集成的巨大潜力。本综述不包括石墨烯，而研究了使用氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、过渡金属二硫属化物 (TMD)、磷烯和 MXenes 在气体传感方面取得的最新成就。
shang，jing，s
由于全球对现代技术的便携式电源需求的增长，含LI的电池（LB）作为常规能源的新型替代方案正在迅速增加。将LB的大规模整合到每日电子设备中，从手机[1]到电动汽车，[2]可以大大减少温室气体的排放，减少有毒重金属的使用，并进一步使绿色技术能够保留环境。 尤其是引入便携式锂离子电池已经彻底改变了绿色能源的储存（例如，从太阳能或风能转换）并减少了整体能源消耗。 [3,4]然而，一方面，提高了锂离子电池的能源存储能力，能源密度和效率，并解决了环境可持续性和制造成本的问题，另一方面，必须确定新的新替代材料和设计。 在过去的二十年中，源自分层结构（例如石墨）的纳米材料的出现导致它们大量融合到能源行业的各个部门，尤其是LB生产。 [5 - 8]不同的基于碳的纳米形态，例如碳纳米管（CNT），石墨烯和石墨烯量子点（GQDS），已广泛用于改善锂离子电池的性能。 石墨烯的出色电特性（10 000 cm 2 V 1 S 1）[9-11] [9-11]在改善电极电导率[12]以及电解质的离子电导率方面引起了极大的兴趣。将LB的大规模整合到每日电子设备中，从手机[1]到电动汽车，[2]可以大大减少温室气体的排放，减少有毒重金属的使用，并进一步使绿色技术能够保留环境。尤其是引入便携式锂离子电池已经彻底改变了绿色能源的储存（例如，从太阳能或风能转换）并减少了整体能源消耗。[3,4]然而，一方面，提高了锂离子电池的能源存储能力，能源密度和效率，并解决了环境可持续性和制造成本的问题，另一方面，必须确定新的新替代材料和设计。在过去的二十年中，源自分层结构（例如石墨）的纳米材料的出现导致它们大量融合到能源行业的各个部门，尤其是LB生产。[5 - 8]不同的基于碳的纳米形态，例如碳纳米管（CNT），石墨烯和石墨烯量子点（GQDS），已广泛用于改善锂离子电池的性能。石墨烯的出色电特性（10 000 cm 2 V 1 S 1）[9-11] [9-11]在改善电极电导率[12]以及电解质的离子电导率方面引起了极大的兴趣。[13]受这些基于碳的纳米材料，其他分层材料的纳米结构的启发，例如过渡金属二核苷（TMDS），[14]磷，[15]过渡金属碳（TMCS：TMC：e，例如，MXENES），[16]，[16]，[16]和NITRIDE（BORON NITRIDE（BN）[17] [17] [17] [17] [17]尤其是，由于与上述材料家族相比，由于其出色的热化学稳定性，高质子和离子汇率，高质子和离子汇率，高质子和离子汇率的可调性以及电子性能的可调性，BN在能源储能研究中的适用性已经快速增长。[18,19]在下一部分中，讨论了LB中BN纳米材料的重要性，并具有强调BN作为LB技术的未来候选部分的属性。同时，作者旨在检查H-BN的局限
二维量子材料：超越……的新方法
最近，新兴的量子材料 [1] 实现了以前不可能实现的功能，目前正在彻底改变先进量子技术的科学发展和创新。它的出现推动了先进量子光子学、先进通信、量子计算、先进光电器件等的发展 [2]。它为探索许多新的尖端科学和可能性提供了机会。在其众多可能的应用中，当前需要的一项基本发展是超快先进无线通信，从量子材料中寻找其解决方案是一个新的视角和潜在领域。当今快速发展的社会需要高数据速率、超低延迟、更好的频谱效率和在更高频段工作的设备。为了解决这个问题，数据速率需要达到每秒兆兆比特 (TBPS) 的数量级，从而导致新兴的第六代 (6G) 网络，这可以通过将操作频段推向潜在的太赫兹 (THz) 范围来实现 [3]。石墨烯是所有二维 (2D) 材料之母，它的发现获得了诺贝尔奖，从那时起，许多二维材料被发现。 2D 材料是原子级薄的材料，包括石墨烯、过渡金属二硫属化物 (TMDC)，例如 MoS 2 [6]、WS 2 、MoSe 2 [7]、WSe 2 [8]、六方氮化硼 (h-BN)、磷烯、硅烯（2D 硅）、锗（2D 锗）、硼烯（2D 硼）和 MXenes（2D 碳化物/氮化物）[9]。由于 2D 材料为原子级薄，且其独特的电子和光学特性源于量子限制效应 [9]，因此被称为“量子材料” [1]。可调带隙、大载流子迁移率和增强的光物质相互作用等特性使 2D 材料成为太赫兹应用的有希望的候选材料，可用作发射器、探测器、调制器和光源。其独特的光-物质相互作用源于激子能量动力学，这种动力学仅因二维结构中的量子限制而存在，由于其与太赫兹频率的共振，透射率增强。尽管石墨烯具有非线性光学行为、高光学透明度、高载流子迁移率和表面电导率等非凡特性 [5]，使其适用于太赫兹应用，但它受到空气污染性质、零带隙和不稳定的离域 π 电子的限制，而这些限制在 TMDC 等其他二维材料中并不存在。此外，TMDC 的高调制效率推动了使用石墨烯制造异质结构的创新新趋势 [5]。这种异质结构结合了石墨烯的特性，同时克服了其缺点，从而提供了进一步增强和更好的性能 [10]。有关这方面的更多细节将在演讲中讨论和描述。
用于纺织对称电容器的 PEDOTS:PSS@KNF 线状电极
代表着一种更可靠、更安全、生命周期更长的替代方案。通过湿纺技术成功获得了许多由石墨烯、碳纳米管、导电聚合物以及最近的 MXenes 制成的纤维，并研究将其作为可穿戴超级电容器的一维电极。[17–29] 然而，这些材料通常涉及复杂的合成程序、有害的分散剂溶剂或后处理步骤，以生产出具有足够机械阻力和电化学性能的纤维。芳族聚酰胺纳米纤维 (ANF) 最近被提议作为一种新的纳米级构建块来设计新的复合材料。[30] 与基于单体聚合的标准路线相反，ANF 可以通过自上而下的方法轻松快速地获得，通过溶解芳族聚酰胺聚合物链，然后通过溶液加工重新组装成宏观纤维或薄膜。[30,31] 芳族聚酰胺聚合物以其机械强度而闻名，但它不导电，必须负载导电填料才能实现电子传输。到目前为止，ANF 主要被研究用作聚合物增强体的填料[32,33]、多功能膜的基质[34–37]、隔热罩[38,39]，甚至用作隔膜的添加剂和锂离子电池的固态电解质。[40,41] 然而，尽管 KNF 分散体具有良好的湿纺性，但人们对使用 ANF 来制造 FSC 却关注甚少。在之前的工作中，Cao 等人通过共湿纺核碳纳米管分散体和鞘 ANF 分散体制备了具有核壳结构的纤维。[42] 通过用 H3PO4/PVA 凝胶电解质渗透获得的对称 FSC 显示出高达 0.75 mF cm −1 的显著线性容量。Wang 等人将石墨烯纳米片 (GNPs) 加载到 ANF 分散体中，通过在水/乙酸溶液中凝固获得 ANFs/GNPs 复合线状电极。[43] 然而，他们的结果表明，GNPs 通过恢复对苯二甲酰胺单元之间的氢键干扰了 ANFs 的凝固，导致在 ANFs 基质中 GNPs 高含量时拉伸强度持续下降。在这项工作中，PEDOT:PSS@KNFs 复合纤维通过一个简单的两步工艺生产出来，包括将 Kevlar 纳米纤维化为 Kevlar 纳米纤维 (KNF)、KNF 纤维的湿纺以及随后浸泡在 PEDOT:PSS 水分散体中。以这种方式，由于导电的 PEDOT:PSS 链渗透而几乎保持 KNF 基质的机械阻力不变，因此获得了导电纤维。 PEDOT:PSS@KNF 纤维具有柔韧性、可编织、可缝纫等特点，通过耦合相邻的两根纤维，可以形成对称的 FSC。
![b”。[6] [6]这些mxenes源自平面内有序的Quaternary 211最大相位，其公式为（m'1.33 m \ xe2 \ x80 \ x80 \ x9c 0.66）Alc。 m \ xe2 \ x80 \ x9d被蚀刻了，现在将2D纸带到平面内有序的分区。在三种电极构型中（例如，在21 m kch 3 COO中至1.6 V与AgCl [8]），更多的工作集中在基于MXENE的自由膜上，以实现高体积电容（C V），因为它们的高度密度和固定材料的速度，Ontivive of Bindistive of Bindistive oterive otericive oteric oder coldice oteric，选择的电解质。细胞通常达到C S> 300 F G 1或> 1500 F CM 3的高值。 [5d，10]然而，与中性水晶相比，H 2 SO 4既安全也不是绿色。进一步的问题是，i）风险“](/simg/g:\will\search\icon\source\f\f1d7ad45cd712c592430685056caab80f66abd68.webp)
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本期刊文章的自构建后版本可在Linköping大学机构存储库（DIVA）上获得：https：//urn.kb.se/resolve？urn = urn= urn= urnt：se：se：se：se：liu：diva-206387 N.B. N.B.：引用这项工作时，请引用原始出版物。Padinhare Cholakkal，H.，Tu，D.，Fabiano，S。（2024），神经形态感知的有机电化学神经元，自然电子，7（7），525-536。 https://doi.org/10.1038/s41928-024-01200-5