二维过渡金属碳化物,又称二维过渡金属氮化物或碳氮化物,简称MXenes,是一种化学通式为Mn+1XnTz的新型二维结构材料,主要通过HF酸或盐酸和氟化物的混合溶液将MAX相中结合较弱的A位元素抽出而得到。
具体来看,在催化领域,二维过渡金属碳化物可作为催化载体,用于支撑纳米颗粒、纳米簇、单原子等金属粒子,实现提高催化剂活性作用;在储能领域,二维过渡金属碳化物可作为电化学储能装置中的电极材料,实现在更高充电速率下获得高能量密度效果。
近年来,随着柔性透明电子技术兴起,二维半导体材料逐渐成为市场关注的重点材料。伴随着相关研究逐步深入,MoS2和磷烯等典型二维半导体材料逐步问世,并在电子、光电子领域实现广泛应用。但MoS2和磷烯仍具有直接带隙实现条件局限、化学性质不稳定等缺点,由此,各国正在探索优势更高的二维半导体材料。二维过渡金属碳化物作为一类新型二维半导体材料,自2011年被美国学者发现以来,其凭借着优势性能已成为各国研究的热门材料。
目前全球入局二维过渡金属碳化物研发与生产领域的机构与企业主要包括德雷塞尔大学、印第安纳大学、伊利诺伊大学、清华大学、中科院宁波材料所、中科院大连化物所、北京北科新材科技、吉林一一科技、河南纳晶科技、西安齐岳生物科技、江苏先丰纳米材料等。未来随着相关机构及企业研发进程不断加快,二维过渡金属碳化物产业化进程有望持续加速,行业发展潜力巨大。
新思界
产业分析人士表示,二维过渡金属碳化物是一类新型二维半导体材料,其性能优异,在电化学储能、催化、电磁屏蔽、生物医药、电容器、传感器等领域有着广阔的应用前景,已成为材料学中最热门的材料之一。经过近些年研究与发展,我国已有多家企业开发出相关产品,如北科新材、一一科技、纳晶科技等,国内二维过渡金属碳化物产业化进程正持续加速。