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材料科学において、MXeneはMBeneとともに2次元 無機化合物のクラスであり、遷移金属炭化物、窒化物、または炭窒化物の原子的に薄い層で構成されています。MXeneはさまざまな親水性末端を受け入れます。[1] [2]最初のMXeneは2011年にドレクセル大学工学部で報告されました。[1]
構造
HFエッチングで合成されたMXeneはアコーディオンのような形態をしており、多層MXene（ML-MXene）または5層未満の場合は数層MXene（FL-MXene）と呼ばれることがあります。MXeneの表面は官能基で終端できるため、命名規則M n+1 X n T xを使用できます。ここで、Tは官能基（例：O、F、OH、Cl）です。[2]
モノラルトランジション
MXenes は、親MAX 相から受け継いだ、M サイトに 1 つの金属を持つ 3 つの構造、M 2 C、M 3 C 2、および M 4 C 3 を採用しています。これらは、MAX 相またはその他の層状前駆体 (例: Mo 2 Ga 2 C)から A 元素を選択的にエッチングして生成されます。その一般式は M n+1 AX nで、M は前期遷移金属、A は周期表の 13 族または 14 族の元素、X は C および/または N、n = 1～4 です。[3] MAX 相は、P6 3 /mmc 対称性の層状六方構造を持ち、M 層はほぼ最密充填され、X 原子は八面体サイトを満たしています。[2]したがって、M n+1 X n層は、M 元素と金属結合した A 元素と交互に配置されます。[4] [5]
ダブルトランジション
二重遷移金属 MXene には、規則的二重遷移金属 MXene と固溶体 MXene の 2 つの形態があります。規則的二重遷移金属 MXene の場合、一般式は M' 2 M"C 2または M' 2 M" 2 C 3で、M' と M" は異なる遷移金属です。合成された二重遷移金属炭化物には、Mo 2 TiC 2、Mo 2 Ti 2 C 3、Cr 2 TiC 2、Mo 4 VC 4などがあります。これらの MXene の一部 (Mo 2 TiC 2、Mo 2 Ti 2 C 3、Cr 2 TiC 2など) では、Mo または Cr 原子が MXene の外縁にあり、これらの原子が MXene の電気化学的特性を制御します。[6]
固溶体MXenesの一般式は(M' 2−y M" y )C、(M' 3−y M" y )C 2、(M' 4−y M" y )C 3、または(M' 5−y M" y )C 4で、金属は固溶体構造全体にランダムに分布しており、連続的に調整可能な特性をもたらします。[7]
二空席
面内化学配列を持つ親3D原子積層体（Mo 2/3 Sc 1/3）2 AlCを設計し、Al原子とSc原子を選択的にエッチングすることで、秩序だった金属二空孔を持つ2D Mo 1.33 Cシートの証拠が得られる。[8]
合成
MXene は通常、トップダウンの選択的エッチングプロセスによって合成されます。この合成方法はスケーラブルで、バッチサイズが大きくなっても特性が失われたり変化したりすることはありません。[9] [10] MAX相をエッチングして MXene を生成するには、主に、フッ化水素酸( HF) [ 2] 、フッ化アンモニウム( NH 4 HF 2 )、[11]、塩酸(HCl) とフッ化リチウム(LiF)の混合物など、フッ化物イオン (F − ) を含む強力なエッチング溶液を使用します。[12]たとえば、室温でTi 3 AlC 2を水性 HF でエッチングすると、A (Al) 原子が選択的に除去され、炭化物層の表面が O、OH、および/または F 原子で終端されます。 [13] [14] MXene は、ZnCl 2などのルイス酸溶融塩でも得られ、Cl 末端を実現できます。[15] Cl末端MXeneは750℃まで構造的に安定している。[16]一般的なルイス酸溶融塩アプローチは、他の溶融物（CdCl 2、FeCl 2、CoCl 2 、CuCl 2、AgCl、 NiCl 2 ）によってMAX相メンバーのほとんど（A元素であるSi、Zn、Gaを含むMAX相前駆体など）をエッチングするのに実行可能であることが証明されている。[17]
MXene Ti 4 N 3 は最初に報告された窒化物MXeneであり、炭化物MXeneとは異なる手順で製造されます。Ti 4 N 3を合成するには、MAX相Ti 4 AlN 3 をフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウムの溶融共晶 フッ化物塩混合物と混合し、高温で処理します。この手順によりAlがエッチングされ、多層Ti 4 N 3が生成されます。これは、MXeneをテトラブチルアンモニウム水酸化物に浸し、超音波処理することで、さらに単層および数層に剥離できます。 [18]
MXeneは直接合成することも、CVDプロセスで合成することもできます。[19]最近、単結晶単層W5N6がCVDによってウェーハスケールで合成されることに成功しました[20] [21]。これは、MXeneが将来の電子機器への応用に有望であることを示しています。
最初の発見以来、科学者たちはより効果的で効率的な合成プロセスを模索してきました。2018年の報告書では、Pengらが水熱エッチング技術について説明しています。[22]このエッチング法では、MAX相を酸と塩の溶液中で高圧高温条件下で処理します。この方法は、MXeneドットとナノシートの製造に効果的です。[23]さらに、エッチングプロセス中にHF煙が放出されないため、より安全です。[22]
種類
2-1 MXenes: Ti 2 C、[24] V 2 C、[25] Nb 2 C、[25] Mo 2 C [26] Mo 2 N、[27] Ti 2 N、[28] (Ti 2− y Nb y )C、[7] (V 2−y Nb y )C、[7] (Ti 2−y V y )C、[7] W 1.33 C、[29] Nb 1.33 C、[30] Mo 1.33 C、[31] Mo 1.33 Y 0.67 C [31]
3-2 MXenes: Ti 3 C 2、[1] Ti 3 CN、[24] Zr 3 C 2 [32]、および Hf 3 C 2 [33]
4-3 MXenes: Ti 4 N 3、[18] Nb 4 C 3、[34] Ta 4 C 3、[24] V 4 C 3、[35] (Mo,V) 4 C 3 [36]
5-4 MXenes: Mo 4 VC 4 [3]
二重遷移金属MXenes:
2-1-2 MXene：Mo 2 TiC 2、[6] Cr 2 TiC 2、[6] Mo 2 ScC 2 [37]
2-2-3 MXenes: Mo 2 Ti 2 C 3 [6]
共有結合による表面修飾
2D遷移金属炭化物の表面は、O、NH、S、Cl、Se、Br、Teなどのさまざまな官能基で表面末端処理したり、裸のMXeneで化学的に変換したりできます。[38]この戦略では、溶融無機塩中での置換反応と脱離反応によって表面基を導入および除去します。[39] MXene表面への有機分子の共有結合は、アリールジアゾニウム塩との反応によって実証されています。[40]
インターカレーションと剥離
MXene は層状固体であり、層間の結合が弱いため、MXene へのゲスト分子の挿入が可能です。ゲスト分子には、ジメチルスルホキシド (DMSO)、ヒドラジン、尿素などがあります。[2]たとえば、N 2 H 4 (ヒドラジン) は、分子が MXene 基底面と平行になるように Ti 3 C 2 (OH) 2に挿入され、単分子層を形成します。挿入により、MXene c格子定数 (個々の MXene 層間の距離に正比例する結晶構造パラメータ) が増加し、MX 層間の結合が弱まります。[2] Li +、Pb 2+、Al 3+などのイオンも、MXene に自発的に、または MXene 電極に負の電位が印加されたときに挿入されます。[41]
剥離
HFエッチングで生成されたTi 3 C 2 MXeneは、アコーディオンのような形態をしており、残留力がMXene層をまとめ、個々の層への分離を防止します。これらの力は非常に弱いですが、超音波処理では単層の薄片が非常に少ない収率でしか得られません。大規模な層間剥離の場合は、DMSOをML-MXene粉末に挿入し、一定の攪拌下で層間結合をさらに弱め、次に超音波処理で層間剥離します。これにより、大規模な層分離とFL-MXeneのコロイド溶液の形成が起こります。これらの溶液を後で濾過して、MXene「紙」（酸化グラフェン紙に類似）を準備できます。[42]
MXene粘土
Ti 3 C 2 T xおよび Ti 2 CT xの場合、濃フッ化水素酸でエッチングすると、層間距離がコンパクトな開いたアコーディオンのような形態になります (これは他の MXene 組成物でも一般的です)。懸濁液中に分散させるには、材料をジメチルスルホキシドなどで事前に挿入する必要があります。ただし、塩酸とフッ化物源として LiF を使用してエッチングを行うと、おそらく挿入された水の量により、形態はよりコンパクトになり、層間間隔が広くなります。[12]この材料は「粘土のような」ものであることがわかっています。粘土材料 (スメクタイト粘土やカオリナイトなど) に見られるように、Ti 3 C 2 T x は層間距離の水和を拡大する能力を示し、電荷バランスをとるグループ I とグループ II の陽イオンを可逆的に交換できます。[43]さらに、MXene粘土は水和すると柔軟になり、希望の形状に成形することができ、乾燥すると硬い固体になります。しかし、ほとんどの粘土とは異なり、MXene粘土は乾燥すると高い電気伝導性を示し、親水性であり、界面活性剤なしで水中で単層の2次元シートに分散します。さらに、これらの特性により、エネルギー貯蔵用途向けに、添加剤を含まない自立型電極に巻くことができます。
材料加工
MXenesは、水、エタノール、ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネートなどの水性または極性有機溶媒中で溶解処理することができ、 [44]真空濾過、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ロールキャストによるさまざまなタイプの堆積を可能にする。 [45] [46] [47]添加剤を含まないTi 3 C 2 T xインクやTi 3 C 2 T xとタンパク質からなるインクのインクジェット印刷に関する研究が行われてきた。[48] [49]
観察される特性には、しばしばフレークの横方向のサイズが影響を及ぼし、様々なサイズのフレークを生成する合成経路がいくつかあります。[45] [50]たとえば、HF をエッチング剤として使用する場合、インターカレーションおよび剥離のステップでは、材料を単一のフレークに剥離するために超音波処理が必要になり、その結果、横方向のサイズが数百ナノメートルのフレークが得られます。これは、触媒や特定の生物医学および電気化学アプリケーションなどの用途に有益です。ただし、特に電子または光学アプリケーションでより大きなフレークが必要な場合は、欠陥のない大面積のフレークが必要です。これは、最小強度層剥離 (MILD) 法によって実現できます。この方法では、MAX 相に対する LiF の量を拡大し、中性 pH まで洗浄するときにその場で剥離できるフレークが得られます。[45]
薄片のサイズを調整するための合成後の処理技術も研究されており、超音波処理、分画遠心分離、密度勾配遠心分離法などが挙げられます。[51] [52]後処理方法は、製造時の薄片のサイズに大きく依存します。超音波処理を使用すると、薄片のサイズを 4.4 μm (製造時) から、15 分間のバス超音波処理 (100 W、40 kHz) 後には平均 1.0 μm に、3 時間のバス超音波処理後には 350 nm にまで縮小できます。プローブ超音波処理 (8 秒オン、2 秒オフパルス、250 W) を利用すると、薄片の横方向のサイズは平均 130 nm に縮小されました。[51] 分級遠心分離法は、カスケード遠心分離法とも呼ばれ、遠心分離機の速度を低速（例えば1000rpm）から高速（例えば10000rpm）まで順次上げ、沈殿物を収集することで、横方向のサイズに基づいて薄片を選択するために使用できます。これを実行すると、「大きい」（800nm）、「中」（300nm）、「小さい」（110nm）の薄片が得られます。[52] 密度勾配遠心分離法も横方向のサイズに基づいて薄片を選択するための別の方法で、遠心管で密度勾配が使用され、薄片は媒体に対する薄片の密度に基づいて異なる速度で遠心管内を移動します。MXenesを選別する場合は、10〜66w / v ％のショ糖と水の密度勾配を使用できます。[51]密度勾配を使用すると、薄片のサイズのより単分散な分布が可能になり、研究では、超音波処理を使用せずに薄片の分布を100μmから10μmまで変化させることができることが示されています。[51]
プロパティ
フェルミ準位での電子密度が高いため、MXene 単分子層は金属的であると予測されます。[1] [53] [54] [55] [56] MAX 相では、N(E F ) は主に M 3d 軌道であり、E F未満の価電子状態は 2 つのサブバンドで構成されます。1 つはサブバンド A で、混成 Ti 3d-Al 3p 軌道で構成され、E F の近くにあります。もう 1 つはサブバンド B で、E Fより -10 ～ -3 eV 低く、混成 Ti 3d-C 2p 軌道と Ti 3d-Al 3s 軌道によるものです。言い換えると、サブバンド A は Ti-Al 結合のソースであり、サブバンド B は Ti-C 結合のソースです。 A 層を除去すると、Ti 3d 状態が、失われた Ti-Al 結合から Ti 2のフェルミエネルギー付近の非局在化した Ti-Ti 金属結合状態に再分配されるため、MXenes の N(E F ) は MAX 相よりも 2.5～4.5 倍高くなります。[1]実験的には、MXenes の予測される高い N(E F ) が、対応する MAX 相よりも高い抵抗率につながることは示されていません。Ti 2 CT xと Ti 3 C 2 T xのフェルミ準位からのO 2p (~6 eV) と F 2p (~9 eV) バンドのエネルギー位置は、どちらも吸着サイトと終端種との結合長に依存します。[57] 熱処理の温度が上昇すると、Ti-O/F 配位に大きな変化が見られます。[58]
表面終端のないMXeneのみが磁性を持つと予測されている。Cr 2 C、Cr 2 N、Ta 3 C 2は強磁性を持つと予測され、Ti 3 C 2とTi 3 N 2は反強磁性を持つと予測されている。これらの磁気特性はいずれもまだ実験的に実証されていない。[1]
光学
Ti 3 C 2や Ti 2 Cなどの MXenes の膜は暗い色をしており、可視波長での光吸収が強いことを示しています。MXenes は、その強い可視光吸収により、有望な光熱材料です。[59] [60]さらに興味深いことに、Ti 3 C 2や Ti 2 Cなどの MXenes のIR 領域での光学特性は、可視波長とはまったく異なることが報告されています。[61] 1.4 マイクロメートルを超える波長では、これらの材料は負の誘電率を示し、IR 光に対して強い金属反応を示します。言い換えれば、IR 光に対して高い反射率を示します。キルヒホッフの放射の法則から、IR 吸収が低いということは IR 放射率が低いことを意味します。2 つの MXenes 材料は 0.1 という低い IR 放射率を示し、これは一部の金属に似ています。[61]目には黒く見えるが赤外線では白く見えるこのような材料は、迷彩、熱管理、情報暗号化など多くの分野で非常に求められています。
耐腐食性
MXenesが高性能腐食防止剤として認められる文献が増えています。Ti 3 C 2 T x MXeneの耐腐食性は、優れた分散性、バリア効果、腐食防止剤の放出の相乗効果によるものと考えられます。[62]
生物学的特性
抗菌剤として広く報告されている酸化グラフェンと比較すると、Ti 2 C MXeneには抗菌特性がありません。[63]しかし、Ti 3 C 2 MXeneのMXeneは、グラム陰性大腸菌とグラム陽性枯草菌の両方に対して高い抗菌効率を示しています。[64]コロニー形成単位と再成長曲線は、200 μg/mL Ti 3 C 2コロイド溶液への曝露後4時間以内に、両方の細菌細胞の98%以上が生存能力を失ったことを示しまし た。 [64]細胞膜の損傷が観察され、その結果、細菌細胞から細胞質物質が放出され、細胞が死にました。[64] MXeneの2Dシートの細胞毒性に関する主要なin vitro研究では、バイオサイエンスとバイオテクノロジーへの応用が期待されています。[65] Ti 3 C 2 MXeneの抗癌活性に関する研究は、2つの正常細胞株（MRC-5とHaCaT）と2つの癌細胞株（A549とA375）で実施された。細胞毒性の結果は、観察された毒性効果が正常細胞と比較して癌細胞に対して高いことを示した。[65]潜在的な毒性のメカニズムも解明された。Ti 3 C 2 MXeneは酸化ストレスの発生に影響し、その結果、活性酸素種（ROS）の生成に影響を与える可能性があることが示された。[65] Ti 3 C 2 MXeneに関するさらなる研究により、 MXeneが癌治療に使用される新しいセラミック光熱剤としての可能性があることが明らかになった。[59]ニューロンの生体適合性研究では、Ti 3 C 2上で培養されたニューロンは対照培養と同様に生存可能であり、接着し、軸索突起を成長させ、機能ネットワークを形成することができる。[66]
浄水
最近、Ti 3 C 2 MXeneは、模擬廃水からアンモニアを除去するためのフロー電極容量性脱イオンセルのフロー電極として使用されています。MXene FE-CDIは、活性炭フロー電極と比較して、イオン吸収容量が100倍向上し、エネルギー効率が10倍高いことが実証されています。[67] 1ミクロン厚のTi 3 C 2 MXene膜は、超高速の水流束（約38 L/（Bar·h·m 2））と、イオンの水和半径と電荷の両方に応じた塩の差別的ふるい分けを実証しました。[68] MXeneの層間間隔よりも大きい陽イオンは、Ti 3 C 2膜を透過しません。[68]より小さな陽イオンに関しては、電荷が大きい陽イオンは、単一電荷の陽イオンよりも1桁遅く透過します。[68]
潜在的な用途
MXeneは、調整可能な表面終端を持つ導電性層状材料として、エネルギー貯蔵用途（リチウムイオン電池、スーパーキャパシタ、エネルギー貯蔵部品）、[69] [70] 複合材料、光触媒、[71] 水浄化、[68] ガスセンサー、[72] [73]透明導電性電極、[46]神経電極、[66]メタマテリアル、[74] SERS基板、[75]フォトニックダイオード、[76] エレクトロクロミックデバイス、[47]および摩擦電気ナノ発電機（TENG）[77]などに有望であることが示されています。
リチウムイオン電池
MXeneはリチウムイオン電池（LIB）において実験的に研究されてきた（例：V 2 CT x、[25] Nb 2 CT x、[25] Ti 2 CT x、[78]およびTi 3 C 2 T x [42]）。V 2 CT x は多層形態のMXeneの中で最も高い可逆電荷貯蔵容量を示した（1Cレートで280 mAhg −1、10Cレートで125 mAhg −1）。多層Nb 2 CT x は1Cレートで170 mAhg −1、10Cレートで110 mAhg −1の安定した可逆容量を示した。Ti 3 C 2 T x は多層形態の4つのMXeneの中で最も低い容量を示したが、多層粉末を超音波処理することで剥離することができる。電気化学的に活性でアクセス可能な表面積が大きいため、剥離した Ti 3 C 2 T x紙は、1C で410 mAhg −1、36Cで 110 mAhg −1の可逆容量を示します。一般的な傾向として、M 2 X MXene はシートあたりの原子層が最も少ないため、同じ印加電流でM 3 X 2または M 4 X 3の同等品よりも容量が大きいことが期待できます。
高出力機能に加えて、各MXeneは異なるアクティブ電圧ウィンドウを持っているため、バッテリーのカソード/アノードとして使用できます。さらに、Ti 3 C 2 T x紙の実験的に測定された容量は、コンピューターシミュレーションから予測されたものよりも高く、電荷貯蔵メカニズムを確認するにはさらなる調査が必要であることを示しています。[79]
ナトリウムイオン電池
MXeneはナトリウムイオン電池に有望な性能を示す。MXene表面ではNa +が急速に拡散するため、急速充放電に有利である。 [80] [81] MXene層の間には2層のNa +が挿入される。[82] [83]典型的な例として、負極材料としての多層Ti 2 CT x MXeneは175 mA hg −1の容量と良好なレート能力を示した。[84]遷移金属と表面官能基を変更することで、MXeneのNaイオン挿入電位を調整することができる。[80] [41] V 2 CT x MXeneは正極材料としてうまく適用されている。[85]多孔質MXeneベースの紙電極は高い体積容量と安定したサイクル性能を示すことが報告されており、サイズが重要なデバイスに有望であることが実証されている。[86]
スーパーキャパシタ
MXenes はスーパーキャパシタのエネルギー密度を向上させるために研究されています。改善は電荷貯蔵密度の増加によるもので、これはいくつかの方法で増加できます。層間間隔を広げて潜在的な酸化還元反応に利用可能な表面積を増やすと、より多くのイオンを収容できますが、電極密度は低下します。合成経路は表面化学を制御し、インターカレーション反応速度と電荷貯蔵密度を決定する上で大きな役割を果たします。たとえば、溶融塩で調製された Ti 3 C 2 T x MXenes は、塩素表面基を持ち、13C 速度で 142 mAh g −1、128C速度で75 mAh g −1の容量を示します。これは Li +の完全な脱溶媒和によって駆動され、電極の電荷貯蔵密度の増加を可能にします。[87]これと比較して、HF エッチングで調製された Ti 3 C 2 T x MXenes は、1C 速度で 107.2 mAh g −1の容量を示します。[88]
Ti 3 C 2 T xベースの複合電極には、Ti 3 C 2 T x /ポリマー（例：PPy、ポリアニリン）[89] [90] Ti 3 C 2 T x /TiO 2、[91] Ti 3 C 2 T x /Fe 2 O 3などがある。特に、Ti 3 C 2 T x ハイドロゲル電極は、最大1500 F/cm 3の高い体積容量を実現した。[92]
水溶液中のTi 3 C 2 T x MXene紙をベースにしたスーパーキャパシタ電極は、優れたサイクル性と300～400 F/cm 3を蓄える能力を示しており、これは活性炭やグラフェンをベースにしたキャパシタの3倍のエネルギーに相当します。[93] Ti 3 C 2 MXene粘土は900 F/cm 3の体積容量を示し、これは他のほとんどの材料よりも体積あたりの容量が高く、10,000回を超える充放電サイクルを経ても容量が失われません。[12]
リチウムイオン電解質用Ti 3 C 2 T x MXene電極では、溶媒の選択がイオン輸送とインターカレーションの速度論に大きな影響を与えました。プロピレンカーボネート（PC）溶媒では、インターカレーション中にリチウムイオンが効率的に脱溶媒和され、電極体積の増加は無視できるほどで、体積電荷貯蔵が増加しました。溶媒の選択によって得られた速度論の改善により、PCシステムをアセトニトリルまたはジメチルスルホキシドと比較した場合、電荷貯蔵密度が2倍以上向上しました。 [94]
複合材料
FL-Ti 3 C 2（最も研究されているMXene）ナノシートは、ポリビニルアルコール（PVA）などのポリマーと密接に混合して、MXene-PVA交互層構造を形成できます。複合材料の電気伝導率は、4×10 −4 ～ 220 S/cm（MXene重量含有量40% ～ 90%）に制御できます。複合材料は、純粋なMXeneフィルムよりも最大400%強い引張強度を持ち、最大500 F/cm 3の優れた静電容量を示します。[95] 静電自己組織化を使用することで、柔軟で導電性のあるMXene/グラフェンスーパーキャパシタ電極が生成されます。自立型のMXene/グラフェン電極は、1040 F/cm 3の体積静電容量を示し、61%の静電容量保持率と長いサイクル寿命を備えた印象的なレート能力を示します。[96] MXene-カーボンナノマテリアル複合フィルムを形成するための代替ろ過法も考案されています。これらの複合材料は、スーパーキャパシタの高スキャンレートでより優れたレート性能を示します。[97] MXene層の間にポリマーまたはカーボンナノマテリアルを挿入すると、電解質イオンがMXeneをより簡単に拡散できるようになり、これが柔軟なエネルギー貯蔵デバイスへの応用の鍵となります。エポキシ/MXeneの機械的特性はグラフェンやCNTに匹敵し、引張強度と弾性率はそれぞれ最大67%と23%増加します。[98] MXene/C-dotナノ複合材料は、MXeneとC-dotナノマテリアルの光吸収と熱特性の相乗効果を示すことが報告されています。[99]
センサー
MXenesベースのセンサーは、ガス、[100]や生物学的センシング[101]など、さまざまな用途で研究されてきました。MXenesが適用された新しいセンサーの1つはSERSです。[75] [102] Ti 3 C 2 T x MXenes基板は、サリチル酸[102] 、アセチルサリチル酸（アスピリンとしても知られる）の代謝物、有機染料分子[75] 、および生体分子のセンシングに適用できることが報告されています。[103]
MXenesのもう一つの有望な応用分野はガスセンシングです。MXenesベースのガスセンサーは、アンモニア、アルコール、二酸化窒素、二酸化硫黄など、さまざまなガスに対して高い感度と選択性を示しています。[100]これらのセンサーは、環境モニタリング、産業安全、ヘルスケアの用途に使用できます。
多孔質材料
多孔質MXene（Ti 3 C 2、Nb 2 C、V 2 C）は、室温での容易な化学エッチング法によって製造されています。[104]多孔質Ti 3 C 2は、比表面積が大きく、よりオープンな構造をしており、カーボンナノチューブ（CNT）の添加の有無にかかわらず、柔軟なフィルムとして濾過することができます。[104]製造されたp-Ti 3 C 2 /CNTフィルムは、大幅に改善されたリチウムイオン貯蔵能力を示し、0.1 Cで最大1250 mA·h·g −1の容量、優れたサイクル安定性、および良好なレート性能を示しました。[104]
アンテナ
米国のドレクセル大学の科学者たちは、MXeneを日常の物に塗ることで、携帯電話やルーターなどの機器に搭載されている現在のアンテナと同等の性能を持つスプレー式アンテナを開発し、モノのインターネットの範囲を大幅に広げました。[105] [106]
光電子デバイス
MXene SERS 基板はスプレーコーティングで製造されており、いくつかの一般的な染料の検出に使用されており、計算された増強係数は ~10 6に達しています。チタンカーバイド MXene は水性コロイド溶液で SERS 効果を示し、MXene が正に帯電した分子を選択的に増強できるバイオメディカルまたは環境アプリケーションの可能性を示唆しています。[75]透明導電性電極はチタンカーバイド MXene を使用して製造されており、1 ナノメートルの厚さあたり約 97% の可視光を透過する能力を示しています。MXene 透明導電性電極の性能は、MXene の組成だけでなく、合成および処理パラメータにも依存します。[107]
超伝導
Nb 2 C MXeneは表面基に依存した超伝導を示す。[38]
参考文献
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