Engineering the next generation of MXenes: challenges and strategies for scalable production and enhanced performance

MXenes公司 可扩展性 生产(经济) 比例(比率) 生化工程 计算机科学 纳米技术 材料科学 工程类 物理 量子力学 数据库 宏观经济学 经济
作者
Weizhai Bao,Hao Shen,Guozhao Zeng,Yangyang Zhang,Yaoyu Wang,Dingyu Cui,Jingjie Xia,Ke Jing,He Liu,Cong Guo,Feng Yu,Kaiwen Sun,Jingfa Li
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:17 (11): 6204-6265 被引量:33
标识
DOI:10.1039/d4nr04560b
摘要

Two-dimensional nanomaterials, such as MXenes, have garnered significant attention due to their excellent properties, including electrical conductivity, mechanical strength, and thermal stability. These properties make them promising candidates for energy storage and catalysis applications. However, several challenges impede their large-scale production and industrial application. Issues such as high production costs, safety concerns related to toxic etching agents, instability in oxidative environments, and the complex synthesis process must be addressed. In this review, we systematically analyze current methodologies for scaling up MXene production, focusing on the synthesis and etching of MAX phases, delamination strategies, and the production of MXene derivatives. We explore strategies for overcoming challenges like aggregation, oxidation, and cost, presenting optimization techniques for enhancing electrochemical performance and stability. The review also discusses the applications of MXenes in batteries and supercapacitors, emphasizing their potential for large-scale use. Finally, we provide an outlook on future research directions for MXene to develop safer and more cost-effective production methods to improve the performance of MXene in order to realize its commercial potential in energy technologies.
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