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MXenes (Übergangsmetall Kohlenstoff/Nitrid 2D-Material)

MXene sind eine Klasse zweidimensionaler Übergangsmetallkarbide, Nitride oder Carbonnitride, die durch selektives Ätzen der 

Schichten A (meist Al, Si usw.) mit MAX-Phasenvorläufern mit der allgemeinen Formel Mn₊₁XnTₓ gewonnen werden (wobei M das 

Übergangsmetall ist, X C und/oder N und Tₓ Oberflächenendgruppen wie –O, –OH, –F usw. darstellt). Dank seiner metallechten 

Leitfähigkeit, der geschichteten Struktur, der hohen spezifischen Oberfläche und den reichhaltigen und verstellbaren 

Oberflächenfunktionsgruppen hat MXenes einzigartige Vorteile in den Bereichen Energiespeicherung und -umwandlung, elektromagnetische Funktionsmaterialien, Sensorik und Umweltsteuerung gezeigt und ist in den letzten Jahren zu einem der am schnellsten wachsenden 2D-Materialsysteme geworden.

(1) Elektrochemische Energiespeicherung und Energieumwandlung: Im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung ist 

MXenes besonders geeignet für Superkondensator-Elektrodenmaterialien, und sein Pseudokondensator/elektrischer 

Doppelschicht-Kondensator-Synergiemechanismus verleiht ihm eine hohe Volumenkapazität, eine hervorragende 

Geschwindigkeitsleistung sowie schnelle Lade- und Entladungsfähigkeiten. Im Vergleich zu traditionellen Kohlenstoffmaterialien 

ermöglichen die Interlayer-Interkalationseigenschaften und Oberflächenfunktionsgruppen von MXenes den schnellen Transport sowie reversible Adsorption und Desorption von Elektrolytionen. Darüber hinaus zeigt MXenes als Anodenmaterialien in Lithium-, Natrium-, Kalium-Ionen- und anderen Metallionenbatterien eine gute Geschwindigkeitsleistung und Zyklusstabilität, und ihr Energiespeichermechanismus beinhaltet üblicherweise die Synergie von Ioneneinbettung, Oberflächenadsorption und Pseudokapazitanzverhalten. Im Hinblick auf die Energieumwandlung wird MXenes auch häufig in elektrokatalytischen Reaktionen wie Wasserstoffentwicklung, Sauerstoffentwicklung und CO₂-Elektroreduktion eingesetzt, oft als intrinsische Katalysatoren oder hochleitfähige Träger, und seine Oberflächenendgruppe sowie elektronische Struktur können das Adsorptionsverhalten von Reaktionsintermediären effektiv regulieren.

(2) Elektromagnetische Abschirmung und leitfähige Verbundwerkstoffe: Mit seiner hervorragenden intrinsischen Leitfähigkeit und 

der hohen Seitenverhältnis-Plattenstruktur zeigt MXenes erhebliche Vorteile im Bereich der elektromagnetischen Interferenz (EMI)-Abschirmung. Durch den Bau mehrschichtiger gestapelter Strukturen oder das Kombinieren mit Polymeren und Kohlenstoffmaterialien können MXen-basierte Materialien effiziente elektromagnetische Wellenreflexion und -absorption erreichen, während sie dennoch Leichtgewicht und Flexibilität erhalten, was sie potenziell für flexible elektronische Geräte und die Luft- und Raumfahrt geeignet macht. Gleichzeitig können MXenes die Leitfähigkeit und die Übertragungsfähigkeit von Zwischenflächenladungen von Verbundstoffen als leitfähiges Füllmaterial erheblich verbessern.

(3) Sensor- und flexible Elektronik: MXenes hat eine hochempfindliche elektrische Reaktion auf Gasmoleküle, Biomoleküle und 

Ionen, und seine Sensorleistung resultiert aus der Wechselwirkung zwischen Oberflächenfunktionsgruppen und Zielmolekülen 

sowie den daraus resultierenden Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit. Daher wurde MXenes verwendet, um Gassensoren, 

Biosensoren und flexible tragbare Sensorplattformen zu bauen. In der flexiblen Elektronik machen die Lösungsbarkeit und gute mechanische Flexibilität von MXenes es für die Integration in flexible Substrate für hochempfindliche und schnelle Signalerkennung geeignet.

(4) Umweltbehandlung, funktionelle Beschichtungen und andere Anwendungen: Im Hinblick auf die Umweltbehandlung machen 

MXenes mit seiner hohen spezifischen Oberfläche und der verstellbaren Oberflächenchemie es potenziell wertvoll für 

Wasseraufbereitung, Ionenadsorption und Schadstoffentfernung. Darüber hinaus wird MXenes für den Einsatz in Schmiermaterialien, Korrosionsschutzbeschichtungen und transparenten Leitschichten erforscht, wobei seine geschichtete Struktur zur Reduzierung des Reibungskoeffizienten beiträgt und seine hohe Leitfähigkeit und optische Abstellbarkeit Möglichkeiten für den Einsatz in transparenten Elektroden eröffnen. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass MXenes weiterhin Herausforderungen wie Oxidationsstabilität und großflächige Vorbereitung in praktischen Anwendungen gegenübersieht, was ebenfalls der Schwerpunkt aktueller Forschung ist.

Reguläres Produktsortiment:

A: Ti3C2 MXene

B: Ti2C MXene

C: Ti3C2Quantenpunkte

D: MoC Mxene

E: Nb2C Mxene

F: V2C Mxene

G: V4C3 Mxene

H: Ta4C3 Mxene

Neue Produktpalette

A: MI-RSAMXene2509

B: MI-RDAMXene2509

参考文献