二维晶体 MXene 的制备及催化领域的应用研究进展
的制备与光催化应用的研究进展
4
同时这两种薄膜还显示出了低至 100K 的金属导电性：在 100K 以下，电阻率随温度的降低而增加， 在最低温度下呈现负的磁共振波谱
MXene的制备与光催化应用的研究进展
%2.%3 熔 融氟盐高 温刻蚀
MXene的制备与光催化应用的研究进展
较低的工作温度下，湿法刻蚀适用于大多数的含 Al 的
2 MAX 相，但是对于非 Al 的 MAX 相或是氮化物 MAX 相，
%2.%3：路易斯酸熔融盐蚀刻
MXene的制备与光催化应用的研究进展
Li 等[18]通过调整 MAX 相前驱体和路易斯酸的化学性质，将合成路线推广到了各种 氯化物路易斯酸熔融盐(如 CuCl2、ZnCl2、FeCl2、AgCl 等)和更多的 MAX 相前体( 如 A 为 Zn、Si、Ga、In 等)，他们提出了一种通过 A 元素和路易斯酸熔融盐的阳 离子之间的直接氧化还原偶联来刻蚀 MAX 相，从而预测在熔融盐之中 MAX 相的反应 活性，并能通过这种方法增加可制备的 MAX 相的数量 在 750℃下，Ti3SiC2 和CuCl2 之间反应合成 Ti3C2Tx MXene 的过程包含以下反应，见 式 (4—5)
%2 有机物插层
MXene的制备与光催化应用的研究进展
2017 年，Maleski 等[23]根 据 MXene 材料能分散在多种 有机极性溶剂中的特性，探究 了一系列有机溶剂对 Ti3C2Tx 的分散作用，通过对比实验， 他们发现 MXene 的层状结构 可以通过插入有机大分子(如 二甲基亚砜、尿素和异丙胺) 从而削弱层与层之间的相互作
6 之间被去除，Ti3C2 层失去金属键的连接，层与层之间彼
此分离，形成手风琴结构的 MXene。同时，由于使用的刻 蚀剂是氢氟酸，被剥离的 Ti3C2 层表面基团含有
基于二维MXene纳米片气体分离膜的制备及性能研究
基于二维MXene纳米片气体分离膜的制备及性能研究基于二维MXene纳米片气体分离膜的制备及性能研究一、引言近年来，气体分离技术在工业领域得到广泛应用，尤其是在气体纯化、制氧、氢气分离等领域。
传统的气体分离膜材料，如多孔聚合物膜和玻璃膜等，存在着选择性不高、通透率低、稳定性差等问题。
因此，寻找一种高效的分离膜材料成为当今研究的热点之一。
二、二维MXene纳米片的制备二维MXene纳米片是一种新型的材料，具有良好的导电性和化学稳定性。
它是由贵金属原子薄层与碳化物原子薄层组成的结构。
制备MXene纳米片的方法主要包括化学剥离法和气体剥离法两种。
前者是通过在氢氟酸中将金属层和氧化物薄膜剥离得到，后者则是利用高温氧化反应将金属层和氧化物薄膜分离。
三、二维MXene纳米片气体分离膜的制备制备二维MXene纳米片气体分离膜需要考虑膜的成膜工艺和膜的结构设计两个方面。
在成膜工艺方面，可以采用涂覆、旋涂或电沉积等技术将MXene纳米片均匀地分布在膜基底上。
在膜的结构设计方面，可以通过控制MXene纳米片的厚度和孔隙结构，以及调控分子筛效应来增强分离性能。
四、二维MXene纳米片气体分离膜的性能研究二维MXene纳米片气体分离膜的性能主要包括选择性、通透率和稳定性。
选择性是指分离膜对不同气体的分离效果，通过控制孔隙结构和电荷特性可以实现对特定气体的选择性分离。
通透率是指气体分子通过膜的速率，可以通过控制MXene纳米片的孔隙大小和排列来调节分离膜的通透率。
稳定性是指分离膜在长期使用中的性能稳定性，可以通过设计合适的MXene纳米片厚度和形状来提高膜的稳定性。
五、进一步应用与展望二维MXene纳米片气体分离膜具有较高的选择性和通透率，广泛的应用前景。
在未来的研究中，可以进一步探索不同的MXene纳米片组合、调控孔隙结构和表面修饰等方法，以提高分离膜的性能。
同时，还可以研究MXene纳米片气体分离膜的可持续性和可回收性，实现其在环保领域的应用。
基于MXene量子点杂化材料的制备及其催化性能研究
基于MXene量子点杂化材料的制备及其催化性能研究基于MXene量子点杂化材料的制备及其催化性能研究摘要：随着能源危机和环境污染日益严重，新型高效催化材料的研究备受关注。
MXene作为一种新兴的二维材料，具有优异的电导率和催化活性，成为新一代催化材料的热点。
本文通过制备MXene量子点杂化材料，并对其催化性能进行研究，探索了MXene量子点杂化材料在催化领域的应用前景。
一、引言能源危机和环境污染问题已经成为全球性的挑战，迫切需要寻找新型高效催化材料来解决这些问题。
二维材料作为一种新兴的材料，具有独特的表面活性和导电性能，因此在催化领域具有广阔的应用前景。
MXene作为一类新型的二维材料，已经在能源储存、传感器和电催化等领域取得了许多重要的研究进展，但是其在催化领域的应用还属于初级阶段。
二、MXene量子点的制备方法制备MXene量子点的常用方法有化学剥离、电化学剥离和热剥离等。
其中，化学剥离是一种常用的方法，主要是通过酸溶液对MXene层进行剥离，得到纳米尺寸的MXene量子点。
电化学剥离是一种新兴的制备方法，通过电化学方法在外加电压的作用下将MXene层剥离得到量子点。
热剥离是利用高温处理来剥离MXene层，得到纳米尺寸的MXene量子点。
三、MXene量子点的催化性能研究1. MXene量子点在氧还原反应中的应用氧还原反应是一种重要的电催化反应，对于燃料电池和金属空气电池具有重要意义。
研究表明，MXene量子点在氧还原反应中表现出优异的催化活性，比传统的铂基催化剂具有更高的活性和更好的稳定性。
2. MXene量子点在氢进化反应中的应用氢进化反应是一种重要的催化反应，广泛应用于化工工艺中。
研究发现，MXene量子点在催化氢进化反应中表现出良好的催化活性和选择性，比传统的钯基催化剂具有更高的催化活性和更好的稳定性。
3. MXene量子点在有机合成中的应用MXene量子点还可以应用于有机合成领域，催化有机反应的进行。
金属基体 MXene 材料在超级电容器中的研究与应用
金属基体 MXene 材料在超级电容器中的研究与应用金属基体MXene材料在超级电容器中的研究与应用超级电容器作为一种新型的储能装置已经得到了广泛的关注，它具有高能量密度、长循环寿命和快充电速率等优点，在电动汽车、可再生能源储存等领域有着广泛的应用前景。
而金属基体MXene材料作为一种新兴的电极材料，在超级电容器中具有重要的研究价值和应用潜力。
MXene材料是一类由两维晶体结构组成的二维材料，其中的金属基体可以是钛、钼、钒等常见金属元素，具有优异的电学、热学和力学性能。
独特的结构使得MXene材料具有较高的比表面积和导电性能，使其成为超级电容器的理想候选材料之一。
首先，金属基体MXene材料的高比表面积为超级电容器的储能提供了更多的活性表面积，从而提高了电极材料的能量密度。
MXene材料可以通过表面官能化等方法调控其比表面积，增加其活性表面积，从而提高超级电容器的储能效果。
与传统的电容器相比，MXene材料的独特结构使得其能够实现更高的能量密度，进一步推动了超级电容器的发展。
其次，金属基体MXene材料具有优异的导电性能，为超级电容器的高功率输出提供了可能。
MXene材料的导电性能取决于其结构和金属基体的选择，金属基体常常是高导电性的元素。
因此，通过合适的金属基体选择和结构设计，可以实现MXene材料的优异导电性能，从而提高超级电容器的功率输出能力。
此外，金属基体MXene材料还具有良好的循环稳定性和耐久性，对于超级电容器的长寿命运行具有重要意义。
MXene材料可以通过控制其层间间隙和结构稳定性，实现超级电容器长时间的循环使用。
研究表明，MXene材料在高循环次数下仍然能够保持较高的电容性能，具有良好的循环稳定性和耐久性。
综上所述，金属基体MXene材料在超级电容器中具有重要的研究与应用价值。
其高比表面积和导电性能为超级电容器的储能和功率输出提供了可能，同时其良好的循环稳定性也为超级电容器的长寿命运行提供了保证。
二维MXene固溶体制备及应用研究进展
的应用 &
Yang等盟证明了 MXene固溶体也可以作为电极正
极材料应用于锂离子电池,他们将(Nbc.8Tic.2)4C3Tx和
(Nb0.8Zr0.2)4C3Tx经20次循环后的比容 分别为158 mAhgT
和 132 mAh ・gRi。Wang 等问将(V” Til _X)2C MXenes
(x=0,0.3,0.5, 0.7,2)作为
⑶吴海江，龚晨，朱家乐，等•溶剂热法制备钛酸钾粉体研究[J]. 邵阳学院学报(自然科学版),2021,18(1):60—66.
[4] 王新宇，武立立，高红，等.TiflCH的制备及Ti'ChTx薄膜的 电化学性能研究[J].中国科学：化学,2018,48(3) $289—297.
[5] Wei S Q, Wang C D, Zhang P J, et al. Mn2k Intercalated V2C MXene for enhanced sodium ion battery [J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1).
(Nb0.2Zr0.2)A1C3 为前驱体，
(Nb0.8Ti0.2)4C3#(Nb0.2Zr0.2)C3,
其XRD图谱上以看
有MAX相料被除
去" 而有趣的是,实验中 相Nb4C3Tx是使用 浓 HF
的，也证明 MAX相合金化以 i刻蚀
O2019 ,Wang 等凹研究了以(VRTiiJA1C 不
仗二
0,0.3,0.5,0.7,2)为原料,在 2 g LiF 和 40 mL 36%〜38%
LiF和HC1混合 中60 h,合成了高纯度TiVCo
MXene
体 示意，
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究一、引言随着纳米科技的飞速发展，贵金属与新型二维材料MXene的复合材料因其独特的物理和化学性质，在能源转换、存储、催化以及传感器等领域展现出巨大的应用潜力。
本文旨在介绍贵金属/MXene纳米复合材料的研制过程，并对其性能进行深入研究。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备贵金属的选择主要依据其良好的导电性、催化活性以及化学稳定性。
常见的贵金属如金（Au）、银（Ag）和铂（Pt）等被选为研究对象。
MXene作为一种新型二维材料，具有优异的电导性、高机械强度以及良好的亲水性，是贵金属的理想载体。
制备过程中，我们采用液相还原法，将贵金属前驱体溶液与MXene溶液混合，通过控制反应条件，实现贵金属在MXene表面的均匀沉积。
2. 工艺流程与参数优化在制备过程中，我们通过调整反应温度、反应时间、贵金属前驱体浓度以及pH值等参数，优化贵金属/MXene纳米复合材料的制备工艺。
通过多次试验，我们找到了最佳的工艺参数，成功制备出性能优良的贵金属/MXene纳米复合材料。
三、性能研究1. 结构与形貌分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，我们对贵金属/MXene纳米复合材料的结构与形貌进行了分析。
结果表明，贵金属成功负载在MXene表面，形成了均匀的纳米复合结构。
2. 电化学性能研究我们以Au/MXene纳米复合材料为例，研究了其电化学性能。
在催化剂应用中，Au/MXene表现出优异的催化活性，对某些反应具有较高的催化效率。
此外，其良好的电导性和稳定的电化学性能使其在能源转换和存储领域具有巨大的应用潜力。
3. 物理与化学性质研究贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的物理和化学性质，如高机械强度、良好的热稳定性以及抗腐蚀性等。
这些性质使得该材料在各种恶劣环境下均能保持良好的性能。
三元层状碳氮化合物(max相)及其衍生二维纳米材料(mxene)研究趋势与展望
三元层状碳氮化合物(max相)及其衍生二维纳米材料(mxene)研究趋势与展望
三元层状碳氮化合物(Max相)是一种新兴的二维材料，具有优异
的导电和导热性能、高比表面积以及良好的化学稳定性，因而在能源
储存、电磁屏蔽、催化剂等领域展现出巨大的应用潜力。
近年来，越
来越多的研究者开始关注Max相及其衍生二维纳米材料（MXene），并
致力于深入探究其性质与应用。
在Max相的研究方面，目前的趋势是探索其结构与性能之间的关系，通过实验和理论相结合的方法，深入研究其电子结构、机械性能、热稳定性等方面的性质。
一些研究也将焦点放在Max相的合成与制备
方面，通过控制合成条件和后处理方法，提高材料的质量和性能。
在MXene的研究方面，目前的趋势是拓展其应用领域和提高其性能。
一些研究者将目光投向MXene在催化剂、能量存储、生物医学等
领域的应用，通过工程改性的方式，改善MXene的电化学性能、热稳
定性等方面的性质。
此外，一些研究者也在探究MXene的复合材料，
将其与其他材料进行复合，以期获得更加优异的性能。
总的来说，Max相及其衍生的MXene材料，是当前二维材料研究
领域备受关注的热门方向。
随着研究不断深入，相信将会有更多的性
质和应用被发掘出来，为科学技术和工业应用带来更加广阔的前景。
二维纳米mxene膜材料的合成与应用__概述及解释说明
二维纳米mxene膜材料的合成与应用概述及解释说明引言部分的内容主要是对文章进行概述，介绍文章的结构和目的。
具体内容如下：1.1 概述:二维纳米mxene膜材料作为一种新兴的材料，在科学研究和工程应用中引起了广泛关注。
该材料具有特殊的二维结构和优异的性能，使其在多个领域具有广阔的应用前景。
本文将对二维纳米mxene膜材料的合成方法、特性分析以及其在能源领域和环境治理中的应用进行全面探讨。
1.2 文章结构:本文共分为五个部分：引言、二维纳米mxene膜材料的合成与应用、二维纳米mxene膜材料在能源领域的应用、二维纳米mxene膜材料在环境治理中的应用以及结论与展望。
首先，我们将介绍本文的概述，然后详细讨论二维纳米mxene膜材料的合成方法及其工艺参数，并对其特性进行深入分析。
接着，我们将重点关注该材料在能源领域（包括锂离子电池、超级电容器和光催化剂等）的应用，以及在环境治理（如污水处理、空气过滤和水资源利用等）方面的潜在应用。
最后，我们将对本文所做研究的主要结果进行总结，展望二维纳米mxene 膜材料未来的发展趋势，并提出研究中存在的不足之处及改进方向。
1.3 目的:本文旨在系统概述二维纳米mxene膜材料的合成方法、特性分析以及其在能源领域和环境治理中的应用。
通过全面介绍该材料的相关研究成果，旨在加深读者对该材料的认识和理解，并为未来进一步开展相关研究提供参考和启示。
此外，通过对研究中存在问题以及改进方向的探讨，也希望能够推动该领域更加深入地发展。
2. 二维纳米mxene膜材料的合成与应用2.1 二维纳米mxene膜材料的概念介绍二维纳米mxene膜材料是一种新型的二维材料，由金属碳化物或氮化物通过化学剥离法制得。
它具有高表面积、可控的厚度和丰富的表面官能团，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
2.2 合成方法及工艺参数合成二维纳米mxene膜的常用方法是通过对含有原始层状结构金属碳化物或氮化物进行酸性溶液处理来实现。
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2.2、高温分解法
高温分解法是在高温真空下， MAX 可分解成Mn+1Xn并伴随着 A 和 M 物质的升 华，形成 Mn+1Xn 的梯度表面层，在分解的 Mn+1Xn 的表面层上形成非常细小的 孔，这使分解速率随着温度的升高而降低。MAX 相的分解可描述如下： 可见采用高温加热分解的方法，虽然能够将 A 元素蒸发出来但是也破坏了 Mn+1Xn 的结构。由于高温分解法受到分解温度和所选厚度标准的影响，目前的 主要研究方向是选 择 合 适 的 分 解 条 件 。
➢ Halim 等在室温下使用较温和的 NH4HF2蚀刻 Ti3AlC2，缓慢进行蚀刻过程 中伴随着阳离子 NH4+嵌入，所制备出的 Ti3C2TX原子层分布均匀和透明度 高。
➢ Xie 等在 80℃ 下将 Ti3AlC2中在 1 mol/L NaOH 溶液中蚀刻 100 h， 接着 在80℃ 下的 1 mol/L H2SO4中处理蚀刻 2 h，制备的 Ti3C2TX作为 Pt 催化 剂载体，具有耐腐蚀性和优异电导性，电化学测量证实 Pt /Ti3C2TX催化剂 比 Pt/C 催化剂表现出更好的高耐久性和氧还原反来应活性。
2.1.1、氢氟酸蚀刻法
将 MAX 相的粉末在 HF 水溶液中浸渍并搅拌一段时间，利用HF选择性地刻蚀 MAX 相中的 A 层而不易破坏 M-X 键，可以获得具有松散堆积结构的中间产 物，然后通过在溶液中超声处理中间产物来制备二维 MXenes。
以含铝元素( Al) 的 MAX 相为例， 与HF 反应生成二维 MXene 的 反应如下：
二维晶体 MXene 的制备及催化领域的 应用研究进展
研究背景及成果
➢ 二维材料通常表现出强的晶体内共价键和弱的层间范德华力相互作用， 它们涵 盖了绝缘体、半导体、金属和超导体的几乎所有的材料特性 ，具有优异的化学 和物理性能。
➢ 二维晶体 MXene 是由过渡金属碳化物、氮化物以及碳氮化物所构成的一种新 型材料， 其具备极好的机械性、亲水性和金属导电性，制备 MXene 可以通过 酸刻蚀、高温、气相刻蚀等方法。
本文综述了 MXene 材料的结构和制备工艺及其在催化领域应用的研究成果，并 展望了其前景，随着研究的进一步深入，MXene 材料将被应用于更广泛的领域。
1、MXene 的结构
MXene主要有三种结构: M2X、M3X2 和 M4X3 ( M为过渡金属，X 是碳、氮或 碳氮化合物) 。MXene与Mn+1AXn(MAX) 相的结构相似， MAX相属六方晶系， 层状六边形具有 P63/mmc 对称性，由交替排列的 Mn+1Xn片层与 A 原子层连 接而成，其中 M 层为类似于石墨烯的六角结构，而 X 层原子则填充于过渡金 属原子形成八面体的中心。
图 3、描述不同阶段 Ti3SiC2 (0001) 分解期间发生的相变示意图
2.3、气相刻蚀法
气相刻蚀法是采用腐蚀性很强的氯气刻蚀 MAX相，会将 A 和 M 原子全 部刻蚀， 最后形成碳化物衍生碳材料。因此，为了选择性地刻蚀 A 元素， 同时保持 Mn+1Xn层的二维性质，需要保持适当温度和刻蚀剂的活性。
在制备过程中产生的废液、废气对人体健康和生态环境均有一定的 危害。因此，寻找温和的和环境友好型的制备方法，将逐渐成为 MXene的研究领域的新方向。
2.1、化学液相刻蚀法
化学液相刻蚀法在实际制备 Mn+1Xn过程中，A 层原子被刻蚀掉后，M 层原子 处于不饱和配位状态， 反应活性极高很容易跟溶液中的-O、-F、-OH 等官能 团( TX) 结合，故 MXenes 常记作Mn+1XnTX 。
近几年来，二维材料在催化领域的研究得到迅猛发展，在传统多相催 化、电催化、光催化等催化体系中得到广泛应用，尤其在一些涉及能 源催化转化的重要反应中表现出了独特的催化特性。
其中，二维 MXene 拥有类似于石墨烯的层状结构，在催化剂方面具 有广泛的应用前景。
3.1、MXene 催化降解污染物的应用
➢ 光催化消除环境污染物是利用太阳能经过一系列复杂反应处理污染物的方法， 其能 降解或矿化有机污染物。 MXene 与二氧化钛类似， 具有催化性能。
➢ 通过搭建肖 特 基 势 垒 和 活 性 面 优 化 的 方 法，可以增强MXene材料催化性 能。
图4、TiO2 的{ 001} 面上在紫外光照射下提供光生 电子-空穴对。( a) ( 001) TiO2/Ti3C2 的电荷转移过 程；( b) { 001} TiO2-Ti3C2界面的示意性带对准和电 荷流动。
现有的碳化物包括 Al4C3、ZC、TiC、B4C、Ti2AlC、Ti3SiC2、Ti3AlC2和 SiC，反应都是在 200～1200℃ 的温度下进行，与氯气合成碳化物衍生 碳材料。
通过气相刻蚀法制备的碳化物衍生碳材料的结构和孔隙度取决于各种合成 参数， 包括碳化物前体、蚀刻温度和卤素。
3、MXene 在催化领域的应用
不同的制备条件下，MXene的 性能、结晶度、缺陷和表面官 能团也会受到影响，在温和的 条件下刻蚀有利于大片层、少 缺陷的 MXene 的合成。
图 1、MAX 相和相应的 MXenes 的结构
2、MXene 的制备方法
MXene可通过对 MAX 相中结合较弱的 A 位元素，利用化学液相刻 蚀、高温分解、气相刻蚀进行制备。现阶段制备MXene 广泛采用的 以上三种方法。
图 2、从 MAX 相的合成 MXenes 的过程的示意图
2.1、化学液相刻蚀法
2.1.2、其他蚀刻法
➢ Ghidiu 等在 40℃ 条件下利用 HCl 和 LiF 的混合溶液蚀刻 Ti3AlCቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，成功制 备出性能优良的 Ti3C2TX，所制备出来的片状 Ti3C2TX具有横向尺寸大、数量 多、质量好等优点。