MXENES ҚОЛДАНУАРҚЫЛЫ ЭНЕРГИЯНЫ ТҮРЛЕНДІРУДІ ЖАҚСАРТУ: ТИІМДІЛІКТІ ТАЛДАУ

Энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру тұрақты энергетикалық жүйелер саласындағы басты мақсат болып табылады. Соңғы жылдары MXenes-екі өлшемді материалдардың жаңа класы, энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру контекстінде үлкен назар аударды. Бұл әдебиеттерге шолу MXenes-нің энергетикалық зерттеулерінің қазіргі жағдайына, соның ішінде олардың синтезіне, сипаттамаларына және энергияны сақтау және түрлендіру жүйелерінде қолданылуына шолу жасайды. Оңтайлы құрылымдық және электрохимиялық қасиеттері бар материалдарды алу үшін әзірленген MXenes синтезінің әртүрлі әдістері бар. MXenes сипаттамаларын зерттеу энергияны түрлендірудің негізгі механизмдерін түсіну және олардың өнімділігін оңтайландыру мақсатында олардың электрохимиялық қасиеттерін, құрылымын, бетін және физика-химиялық қасиеттерін зерттейді. MXenes-ді энергияны сақтау және түрлендіру жүйелерінде қолдану оларды күн батареяларында, термоэлектрлік құрылғыларда және батареяларда қолдануды қамтиды. MXenes жоғары өткізгіштікке, механикалық беріктікке және химиялық тұрақтылыққа ие, бұл оларды осы қосымшалар үшін тартымды етеді. MXenes-тің физикалық және химиялық ерекшеліктерін толық түсіну және энергияны түрлендірудің максималды тиімділігіне қол жеткізу үшін оңтайлы синтездеу және қолдану әдістерін әзірлеу үшін зерттеулерді жалғастыру қажет.

1. Anasori B., Lukatskaya M. R., Gogotsi Y. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage // Nature Reviews Materials. – 2017. – Vol. 2. – No. 2. – P. 1–17.

2. Wang X. et al. Influences from solvents on charge storage in titanium carbide MXenes // Nature Energy. – 2019. – Vol. 4. – No. 3. – P. 241–248.

3. Ma R. et al. Ti3C2 T x MXene for electrode materials of supercapacitors // Journal of Materials Chemistry A. – 2021. – Vol. 9. – No. 19. – P. 11501–11529.

4. Xu X. et al. MXenes with applications in supercapacitors and secondary батареies: A comprehensive review // Materials Reports: Energy. – 2022. – Vol. 2. – No. 1. – P. 100080.

5. Stark M. S., Kuntz K. L., Martens S. J. & Warren S. C. Intercalation of layered materials from bulk to 2D // Advanced Materials. – 2019. – Vol. 31(27). – P. 1808213.

6. Peng, J., Chen, X., Ong, W. J., Zhao, X., & Li, N. (2019). Surface and heterointerface engineering of 2D MXenes and their nanocomposites: insights into electro-and photocatalysis // Chem. – Vol. 5(1). – P. 18–50.

7. Bhat A. et al. Prospects challenges and stability of 2D MXenes for clean energy conversion and storage applications // npj 2D Materials and Applications. – 2021. – Vol. 5. – No. 1. – P. 61.

8. Noor U. et al. Synthesis and applications of MXene-based composites: A review // Nanotechnology. – 2023.

9. Lv J. et al. Energy Storage Device Application Based on MXenes Composites: a Mini Review // International Journal of Electrochemical Science. – 2021. – Vol. 16. – No. 4. – P. 210439.

10. Li K., Liang M., Wang H., Wang X., Huang Y., Coelho J., ... & Xu Y. 3D MXene architectures for efficient energy storage and conversion // Advanced Functional Materials. – 2020. – Vol. 30(47). – P. 2000842.

11. Biswas S. & Alegaonkar P.S. MXene: evolutions in chemical synthesis and recent advances in applications // Surfaces. – 2021. – Vol. 5(1). – P. 1–34.

12. Ampong D. N., Agyekum E., Agyemang F. O., MensahDarkwa K., Andrews A., Kumar A., & Gupta R. K. MXene: fundamentals to applications in electrochemical energy storage // Discover Nano. – 2023. – Vol. 18(1). – P. 3.

13. Xie Y. et al. Role of surface structure on Li-ion energy storage capacity of two-dimensional transition-metal carbides // Journal of the American Chemical Society. – 2014. – Vol. 136. – No. 17. – P. 6385–6394.

14. Gogotsi Y., Penner R. M. Energy storage in nanomaterials–capacitive, pseudocapacitive, or batterylike? // ACS nano. – 2018. – Vol. 12. – No. 3. – P. 2081– 2083.

15. Tian H. et al. Rechargeable aluminum/iodine battery redox chemistry in ionic liquid electrolyte // ACS Energy Letters. – 2017. – Vol. 2. – No. 5. – P. 1170–1176.

16. Naguib M. et al. Two‐dimensional nanocrystals produced by exfoliation of Ti3AlC2 // Advanced materials. – 2011. – Vol. 23. – No. 37. – P. 4248–4253.

17. Sang X., Xie Y., Lin M.W., Alhabeb M., Van Aken K. L., Gogotsi Y., ... & Unocic R. R.. Atomic defects in monolayer titanium carbide (Ti3C2T x) MXene // ACS nano. – 2016. – Vol. 10(10). – P. 9193–9200.

18. Shuck C.E. et al. Scalable synthesis of Ti3C2Tx MXene // Advanced Engineering Materials. – 2020. – Vol. 22. – No. 3. – P. 1901241.

19. Wang X. et al. Atomic-scale recognition of surface structure and intercalation mechanism of Ti3C2X // Journal of the American Chemical Society. – 2015. – Vol. 137. – No. 7. – P. 2715–2721.

20. Pang S. Y. et al. Universal strategy for HF-free facile and rapid synthesis of two-dimensional MXenes as multifunctional energy materials // Journal of the American Chemical Society. – 2019. – Vol. 141. – No. 24. – P. 9610–9616.

21. Shpigel N. et al. Direct assessment of nanoconfined water in 2D Ti3C2 electrode interspaces by a surface acoustic technique // Journal of the American Chemical Society. – 2018. – Vol. 140. – No. 28. – P. 8910–8917.

22. Naguib M., Mashtalir O., Carle J., Presser V., Lu J., Hultman L., ... & Barsoum M.W. Two-dimensional transition metal carbides // ACS nano. – 2012. – Vol. 6(2). – P. 1322–1331.

23. Hosseini S. M., Heidarpour A., Ghasemi S. Effects of ball milling sequences on the in-situ reactive synthesis of the Ti2SC MAX phase // Advances in Applied Ceramics. – 2020. – Vol. 119. – No. 4. – P. 204–211.

24. Mondal K., & Ghosh P. Exfoliation of Ti2C and Ti3C2 Mxenes from bulk trigonal phases of titanium carbide: A theoretical prediction // Solid State Communications. – 2019. – Vol. 299. – P. 113657.

25. Wang C. et al. Recent progress in template-assisted synthesis of porous carbons for supercapacitors // Advanced Powder Materials. – 2022. – Vol. 1. – No. 2. – P. 100018.

26. Wu Y. et al. MoS2‐Nanosheet‐Decorated 2D Titanium Carbide (MXene) as High‐Performance Anodes for Sodium‐Ion Batteries // ChemElectroChem. – 2017. – Vol. 4. – No. 6. – P. 1560–1565.

27. Fan W.K., Sherryna A., Tahir M. Advances in Titanium Carbide (Ti3C2Tx) MXenes and Their Metal-Organic Framework (MOF)-Based Nanotextures for Solar Energy Applications: A Review // ACS omega. – 2022. – Vol. 7. – No. 43. – P. 38158–38192.

28. Halim J. et al. Synthesis and characterization of 2D molybdenum carbide (MXene) // Advanced Functional Materials. – 2016. – Vol. 26. – No. 18. – P. 3118–3127.

29. Ren Y. et al. Synthesis of polyaniline nanoparticles deposited on two-dimensional titanium carbide for highperformance supercapacitors // Materials Letters. – 2018. – Vol. 214. – P. 84–87.

30. Er D. et al. Ti3C2 MXene as a high capacity electrode material for metal (Li, Na, K, Ca) ion batteries // ACS applied materials & interfaces. – 2014. – Vol. 6. – No. 14. – P. 11173–11179.

31. Xie X. et al. An extraordinarily stable catalyst: Pt NPs supported on two-dimensional Ti3C2X2 (X= OH, F) nanosheets for oxygen reduction reaction // Chemical Communications. – 2013. – Vol. 49. – No. 86. – P. 10112– 10114.

32. Yan P. et al. Enhanced supercapacitive performance of delaminated two-dimensional titanium carbide/carbon nanotube composites in alkaline electrolyte // Journal of Power Sources. – 2015. – Vol. 284. – P. 38-43.

33. Cao M. et al. 2D MXenes: electromagnetic property for microwave absorption and electromagnetic interference shielding // Chemical Engineering Journal. – 2019. – Vol. 359. – P. 1265–1302.

34. Das P., Wu Z. S. MXene for energy storage: present status and future perspectives // Journal of Physics: Energy. – 2020. – Vol. 2. – No. 3. – P. 032004.

35. Shen B. et al. Research Progress on MXene-Based Flexible Supercapacitors: A Review // Crystals. – 2022. – Vol. 12. – No. 8. – P. 1099.

36. Mei J. et al. Two-dimensional fluorine-free mesoporous Mo2C MXene via UV-induced selective etching of Mo2Ga2C for energy storage //Sustainable Materials and Technologies. – 2020. – Vol. 25. – P. e00156.

37. Wu Z. et al. One-step in-situ synthesis of Sn-nanoconfined Ti3C2Tx MXene composites for Li-ion battery anode // Electrochimica Acta. – 2022. – Vol. 407. – P. 139916.

38. Wu J. et al. Highly safe and ionothermal synthesis of Ti3C2 MXene with expanded interlayer spacing for enhanced lithium storage // Journal of Energy Chemistry. – 2020. – Vol. 47. – P. 203–209.

39. Kamysbayev V. et al. Covalent surface modifications and superconductivity of two-dimensional metal carbide MXenes // Science. – 2020. – Vol. 369. – No. 6506. – P. 979–983.

40. Zarepour A. et al. Self-Healing MXene- and Graphene-Based Composites: Properties and Applications // Nanomicro letters. – 2023. – Vol. 15. – No. 1. – P. 100.

41. Levitt A. S. et al. Electrospun MXene/carbon nanofibers as supercapacitor electrodes // Journal of Materials Chemistry A. – 2019. – Vol. 7. – No. 1. – С. 269–277.

42. Lin Z. et al. MXenes as high-rate electrodes for energy storage // Trends in Chemistry. – 2020. – Vol. 2. – No. 7. – P. 654–664.