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1. Yury Gogotsi等《AFM》:MXene基纖維、紗線和織物用於可穿戴儲能裝置

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織物設備得益於新導電材料的發現和織物設備設計的創新。這些設備包括基於織物的超級電容器(TSCs),包括纖維、紗線和織物超級電容器,它們在為可穿戴設備供電方面具有實際價值。最近的綜述文章強調瞭TSCs的有限能量密度是一個重要的挑戰,要求新型電極材料具有比現有材料更高的導電性和理論電容。Ti3C2Tx是MXene傢族的一員,由於其贗電容特性,在酸性電解液中以其金屬導電性和高容量電容著稱。在這些優異性能的驅動下,最近的文獻報道瞭Ti3C2Tx與TSCs的集成方法,與非MXene基TSCs相比,其面積和體積電容顯著提高。此外,編織MXene基TSCs展示瞭可穿戴儲能裝置在紡織品中的實際應用。最近,澳大利亞迪肯大學Genevieve Dion、美國德雷克塞爾大學Yury Gogotsi和Joselito M. Razal重點報道瞭用於生產MXene基纖維、紗線和織物的技術以及設備設計和性能指標方面的進展。討論瞭在纖維/紗線/織物結構中引入這種新材料所面臨的挑戰,這將有助於紡織設備在儲能應用之外的發展。提出瞭MXene基可調機械、電氣和電化學性能纖維的發展機遇,這將是未來研究的方向。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ 10.1002/adfm.202000739

2. 《AFM》:二維碳化鈦(Ti3C2Tx)在適應式人工晶狀體設計中的應用

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雖然人工晶狀體(IOL)被用來恢復白內障患者的視力,但由於沒有臨床可用的晶狀體能夠有效地模擬眼睛自然晶狀體的調節功能,因此它們的發展受到限制。二維過渡金屬碳化物和/或氮化物(MXenes)的光電特性,包括高導電性、光學透明性、柔韌性、生物相容性和親水性,表明其在可調節人工晶狀體中具有潛在的應用價值。英國佈萊頓大學Susan Sandeman提出使用Ti3C2Tx(MXene)作為透明導電電極,以改變光功率。合成瞭Ti3C2Tx,並在疏水性丙烯酸酯人工晶體上進行瞭旋塗,獲得瞭0.2-1.0 kΩsq-1范圍內的片狀電阻,在可見光區域的透射率為50-80%。塗層晶狀體對人晶狀體上皮細胞和單核細胞無細胞毒性和炎癥反應。利用固體載體上Ti3C2Tx塗層間的液晶(LC)層制備瞭可調焦距測試池。通過外加電場,液晶層的分子重新定向,當通過測試單元觀察的物體出現在焦點內外時,會導致光功率的變化。這項研究通過演示可逆、控制、可調的焦點,是使用Ti3C2Tx的調節性人工晶狀體設計的第一步。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000841

3. 《AFM》:MXene中的電容與贗電容存儲

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電化學電容器中的MXene電極有一個獨特的行為,即電容性和贗電容性取決於電解液。日本國傢先進工業科學技術研究所Yasunobu Ando為瞭更好地理解它們的電化學機理,采用瞭基於密度泛函理論和隱式溶劑化模型(稱為三維參考-相互作用-位置模型)的第一性原理計算。從其電子態來看,水化殼阻止瞭MXene與插層離子之間的軌道耦合,從而形成雙電層和電容行為。然而,一旦陽離子部分脫水並吸附到MXene表面,由於陽離子態與MXene態的軌道耦合,特別是對於表面終止基團,電荷轉移發生並導致贗電容行為。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000820

4. 《AFM》:用於儲能和催化的i-MXenes

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2017年,一個新的平面內、化學有序的四元MAX相系列,即i-MAX被報道。第一個i-MAX相(Mo2/3Sc1/3)2AlC由於在Mo占主導地位的M層中存在化學有序Sc,並且在蝕刻時有助於Al和Sc的去除,從而產生具有有序度的2D i-MXene,Mo1.33C,引起瞭廣泛的研究關註。i-MXene具有33.2μΩm-1的極低電阻率和約1150 F cm-3的高體積電容。這一發現之後,合成瞭迄今為止32個i-MAX相和5個i-MXene,後者顯示出潛在的應用前景,包括但不限於儲能和催化。林雪平大學Bilal Ahmed和Johanna Rosen綜述瞭i-MAX相和i- MXene的基本研究及其在超級電容和催化中的應用。此外,還介紹瞭Mo1.33C的離子插層和刻蝕後處理的最新研究結果。電荷儲存性能也可以通過形成MXene水凝膠和通過惰性氣氛退火來調節,惰性氣氛退火使MXene水凝膠具有約1635F cm-3的優異體積電容。還展示瞭i-MXene傢族在催化和儲能應用方面的潛力,並強調瞭進一步開發和成功應用於實際應用的新的研究方向。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000894

5. 《AFM》:超穩定MXene@Pt/SWCNTs納米析氫催化劑

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開發納米或原子級鉑基析氫反應(HER)電催化劑對於緩解鉑豐度低的問題具有重要意義。最近,沈陽材料科學國傢研究中心王曉輝研究員提出瞭一個構建層級鉑-MXene-單壁碳納米管(SWCNTs)異質結構用於HER催化的方案。在異質結構中,高活性的納米/原子尺度金屬鉑被固定在與導電SWCNTs網絡相連的Ti3C2Tx-MXene薄片(MXene@Pt)上。通過過濾含有MXene@Pt和SWCNTs的混合膠體懸浮液,構建瞭層狀異質結構。利用MXene的親水性和還原性,在不添加還原劑和後處理的情況下,將Pt陽離子自發還原成金屬Pt,制備MXene@Pt膠體懸浮液。以膜的形式制備的分級HER催化劑在800小時的操作過程中表現出高穩定性,相對於可逆氫電極(RHE),該催化劑具有在-50 mV時高達230 mA cm-3的體積電流密度,以及在-10 mA cm-2的電流密度下低至-62 mV的過電位。這種解決方案處理策略提供瞭一種簡單、高效、可擴展的方法來構建穩定、高效的HER催化劑。考慮到Pt-MXene-SWCNTs異質結構的性質和構效關系,其他MXene在電催化方面可能顯示出更大的潛力。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000693

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