प्रोग। मेटर। विज्ञान। (अगर: 48.165) | 2 डी एमएक्सीन और कार्बन

कार्बन का महत्व, जीवन के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक, स्वयं स्पष्ट है। पैलियोलिथिक युग के बाद से, मनुष्यों ने हमारी सबसे बुनियादी जरूरतों को पूरा करने के लिए कार्बन का उपयोग करने की कोशिश की है। आज, वैज्ञानिकों ने 0 डी कार्बन क्वांटम डॉट्स, 1 डी कार्बन नैनोट्यूब या बैंड, 2 डी ग्राफीन और 3 डी कार्बन फोम से पूर्ण-आयामी कार्बन सामग्री को सफलतापूर्वक विकसित किया है, और इसी तरह, कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इसलिए, कार्बन सामग्री भी दुनिया में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिसमें हम अपने जीवन की सेवा करते हैं। अद्वितीय लागत लाभ इसे कई अनुप्रयोग क्षेत्रों में एक अग्रणी और नेता बनाता है, और इसे कुछ विशिष्ट क्षेत्रों में बेहतर प्रदर्शन करने के लिए अन्य सामग्रियों के साथ एकीकृत किया जा सकता है।

2 डी ग्राफीन की खोज के बाद से, कई 2 डी सामग्रियों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, जैसे कि संक्रमण धातु ऑक्साइड, संक्रमण धातु चालकोजेनाइड्स, मुख्य रूप से सल्फाइड और सेलेनाइड्स, और संक्रमण धातु कार्बाइड्स/नाइट्राइड, हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड, स्तरित एलडीएच, 2 डी एमओएफ, फॉस्फीन, जर्मेन, आदि, हालांकि इन 2 डी सामग्रियों में एक सामान्य 2 डी संरचना होती है, लेकिन विशिष्ट भौतिक और रासायनिक गुण रासायनिक संरचना के आधार पर भिन्न होते हैं, जो 2 डी सामग्री परिवार को अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला भी देता है। उनमें से, स्तरित संक्रमण धातु कार्बाइड पिछले एक दशक में सबसे गर्म तारा है, तथाकथित MXENE, विद्युत चालकता के सोने जैसे गुणों के कारण, सतह समृद्ध कार्यात्मक समूहों, जैसे -f, -oh और = O, उत्कृष्ट हाइड्रोफिलिसिटी और सतह इलेक्ट्रोनगेटिविटी और अन्य व्यापक उत्कृष्ट विशेषताएं। चूंकि यह पहली बार 2011 में संश्लेषित किया गया था, यह दुनिया भर के शोधकर्ताओं के लिए एक गर्म शोध विषय बन गया है, क्योंकि हम जानते हैं कि अधिकांश 2 डी सामग्री इन्सुलेटिंग, सेमीकंडक्टोर या अर्ध-धातु गुणों का प्रदर्शन करती हैं, इसलिए एमएक्सएन की खोज 2 डी सामग्री की सुबह है प्रणाली। इतना ही नहीं, अन्य दो-आयामी परिमित घटकों की तुलना में, MXENE में अलग-अलग परमाणु परतों पर आधारित एक बहुत समृद्ध विविधता है, जो M2X से M3x2 से M4X3 और M4X3 तक, इन-प्लेन या आउट-ऑफ-प्लेन मेटल परमाणु ऑर्डरिंग के लिए धन्यवाद है और हाल ही में M5x4, जो MXENE सामग्री प्रणाली में 100 से अधिक संभावित घटकों को लाता है। यह अब तक किसी भी अन्य सामग्री से बेजोड़ है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अग्रदूत मैक्स चरण के विभिन्न नक़्क़ाशी स्थितियों और तरीकों के अनुसार, एमएक्सीन की सतह पर बड़ी संख्या में कार्यात्मक समूहों को विनियमित किया जा सकता है, ताकि इसे सबसे अनुकूल सतह संरचना को डिजाइन करने के लिए आवेदन परिदृश्य के अनुसार लक्षित किया जा सके। । Mxene परतों के बीच वैन डेर वाल्स बल को सरल अल्ट्रासोनिक क्षेत्र सहायता से दूर किया जा सकता है, Mxene परतों के बीच इलेक्ट्रोनगेटिविटी द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के साथ मिलकर, एक अत्यधिक फैलाव कोलाइडल समाधान प्राप्त करना आसान है, और अल्ट्रा के साथ एक समग्र झिल्ली सामग्री -फ्लेक्सिबिलिटी और अल्ट्रा-हाई चालकता को सरल निष्कर्षण और निस्पंदन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इस उत्कृष्ट व्यापक प्रकृति के कारण, 2 डी एमएक्सएन एक बहुमुखी इमारत ब्लॉक सामग्री है, जिसके अनुप्रयोगों की खोज के बाद से प्रारंभिक ऊर्जा भंडारण से लेकर कटैलिसीस, सेंसिंग, सौर कोशिकाओं और उभरते विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण, जल उपचार और बायोमेडिसिन तक।

सब कुछ के लिए दो पक्ष हैं, हालांकि Mxene सामग्री के उपरोक्त जैसे कई फायदे हैं, लेकिन विशिष्ट अनुप्रयोग क्षेत्रों में इसके नुकसान हमें सामना करना होगा। ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए, MXENE की उच्च विद्युत चालकता और रासायनिक शक्ति स्यूडोकैपेसिटेंस व्यवहार के माध्यम से बड़ी मात्रा में चार्ज को संग्रहीत कर सकती है। हालांकि, MXENE- आधारित इलेक्ट्रोड सामग्री का वास्तविक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन संश्लेषण की स्थिति द्वारा नियंत्रित सतह के गुणों पर सख्ती से निर्भर करता है, और अक्सर दीर्घकालिक चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों के दौरान गंभीर स्व-स्टैकिंग घटनाओं का सामना करता है। यह आयनों के प्रसार व्यवहार में बहुत बाधा डालता है। और इसकी अपनी उच्च आणविक भार अवधि में आमतौर पर असंतोषजनक सैद्धांतिक क्षमता का स्तर होता है। अपने शुद्ध चरण में mxene भी उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त प्रदर्शन के रूप में वर्णन करना मुश्किल है। अन्य अनुप्रयोगों के लिए, इसी तरह की स्थिति शोधकर्ताओं के लिए एक प्रमुख पहेली रही है। यहां, समग्र, सबसे प्रभावी तरीका है, क्योंकि यह विभिन्न घटकों के फायदों को जोड़ सकता है, दोनों के संयोजन में एक संभावित "रासायनिक प्रतिक्रिया" है, Mxene सामग्री के लिए सहक्रियात्मक प्रभाव ला सकता है, सार ले सकता है, संदूषण पर जा सकता है, और एक नए स्तर पर MXENE- आधारित सामग्रियों के प्रदर्शन में मदद करें।

यहां, हम व्यवस्थित रूप से "1 + 1> 2" के संरचनात्मक एकीकरण को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं, अर्थात्, "XD कार्बन + 2D Mxene = ω"। कार्बन मैट्रिक्स के विभिन्न आयामों के अनुसार, कम आयाम से लेकर उच्च आयाम तक, 0 डी क्वांटम डॉट्स से 3 डी कार्बन कंकाल, और 2 डी एमएक्सएन कम्पोजिट संरचना का एकीकरण, सबसे पहले, विभिन्न प्रकार के कार्बन मैट्रिक्स के अनुसार और अलग -अलग हाइब्रिड विधियों के अनुसार, कागज संक्षेप में। और तुलना करता है। दूसरे, XD / 2D-Carbon / Mxene हेट्रोस्ट्रक्चर की संरचना-गतिविधि संबंधों की तुलना संश्लेषण-संरचना-प्रदर्शन तर्क के अनुसार की गई थी। बहु-आयामी कार्बन मैट्रिक्स और MXENE कॉम्प्लेक्स की टाइमलाइन के आधार पर, प्रारंभिक 1D CNTS पुनर्संयोजन, 2D ग्राफीन असेंबली से, 3D- व्युत्पन्न कार्बन लोडिंग तक, और हाल ही में, 0D कार्बन क्वांटम डॉट्स की एंकरिंग, वैज्ञानिक स्पष्ट रूप से कर सकते हैं अन्वेषण की नस को समझें। प्रकाशित लेखों की संख्या से, यह देखना मुश्किल नहीं है कि MXENE सामग्री से संबंधित शोध पत्रों की संख्या वर्ष दर साल बढ़ रही है, जिनमें से, Mxene- आधारित कार्बन कंपोजिट पर शोध का अनुपात भी उच्च और उच्चतर हो रहा है, और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह प्रकारों के संदर्भ में अधिक से अधिक प्रचुर मात्रा में है, जो कि MXENE की अनुसंधान प्रगति के लिए संतुष्टिदायक है। अंत में, MXENE- आधारित कार्बन कंपोजिट की अनुसंधान प्रगति को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया था और भविष्य के अनुसंधान दिशा की संभावना थी।