Direzione futura della ricerca sul carburo di nitruro di titanio e prospettive della tecnologia di frontiera

Il carburo di nitruro di titanio è un nuovo materiale bidimensionale con eccellenti proprietà fisiche e chimiche e ha un'ampia gamma di applicazioni in energia, catalisi, dispositivi elettronici e altri campi. Le future direzioni di ricerca del carburo di nitruro di titanio includono principalmente il miglioramento dei metodi di sintesi dei materiali, lo studio della modulazione della struttura, l'esplorazione della modifica della funzionalizzazione e l'espansione delle sue applicazioni. Nel frattempo, le prospettive tecnologiche di frontiera prevedono l'applicazione del carburo di nitruro di titanio nel campo della nuova energia, il miglioramento delle prestazioni catalitiche e l'ottimizzazione delle prestazioni dei dispositivi.

Innanzitutto, una delle direzioni future della ricerca sul carburo di nitruro di titanio è il miglioramento dei metodi di sintesi dei materiali. Allo stato attuale, la sintesi del carburo di nitruro di titanio adotta principalmente il metodo di sostituzione termica, il metodo meccanico e il metodo di riduzione chimica. In futuro, si potranno esplorare nuovi metodi di preparazione, come la sintesi idrotermale, la sintesi assistita da microonde e il metodo del modello, al fine di migliorare l'efficienza della sintesi, controllare la struttura e la morfologia del materiale e ridurre i costi di sintesi.

In secondo luogo, i ricercatori possono migliorare le proprietà del carburo di nitruro di titanio mediante modulazione strutturale. Ad esempio, controllando i rapporti molari di azoto e carbonio e modulando i difetti reticolari e i gruppi funzionali superficiali, è possibile realizzare la modulazione delle proprietà del carburo di nitruro di titanio nell'optoelettronica, nel magnetismo e nella meccanica. Inoltre, le strutture cristalline per la crescita del carburo di nitruro di titanio, come nanofogli, nanofili e strutture multistrato, possono essere ulteriormente esplorate per realizzare proprietà fisiche e chimiche più nuove.
Quindi, la modifica della funzionalizzazione è un mezzo importante per migliorare le prestazioni applicative del carburo di nitruro di titanio. La stabilità, la riciclabilità e la selettività del carburo di nitruro di titanio possono essere migliorate mediante modificazione della superficie, modificazione dei compositi e drogaggio ionico per gettare le basi per la sua applicazione in elettrocatalisi, fotocatalisi, stoccaggio di energia e altri campi. Ad esempio, la modifica composita del carburo di nitruro di titanio con altri materiali bidimensionali (ad esempio grafene, bisolfuro di molibdeno, ecc.) può realizzare un effetto sinergico tra loro e migliorare l'efficienza catalitica.

Infine, in termini di prospettive tecnologiche di frontiera, il carburo di nitruro di titanio ha un grande potenziale di applicazione nel campo delle nuove energie. Le proprietà fotoelettriche del carburo di nitruro di titanio possono essere utilizzate per sviluppare materiali fotocatalitici efficienti per la decomposizione dell'acqua per la conversione dell'energia solare e la produzione di idrogeno. Inoltre, l’applicazione del carburo di nitruro di titanio nelle batterie agli ioni di litio e nei supercondensatori può migliorare la densità energetica e la durata del ciclo delle batterie. Inoltre, ottimizzando la struttura e le proprietà superficiali dei catalizzatori al carburo di nitruro di titanio, le loro prestazioni catalitiche possono essere migliorate nei campi delle batterie, delle celle a combustibile e della fotocatalisi.

In sintesi, le future direzioni di ricerca del carburo di nitruro di titanio includono principalmente il miglioramento dei metodi di sintesi dei materiali, lo studio della modulazione della struttura, l'esplorazione della modifica della funzionalizzazione e l'espansione delle sue applicazioni. Le prospettive tecnologiche di frontiera prevedono l'applicazione del carburo di nitruro di titanio nel campo delle nuove energie, il miglioramento delle prestazioni catalitiche e l'ottimizzazione delle prestazioni dei dispositivi. Con l'approfondimento della ricerca, si ritiene che il carburo di nitruro di titanio svolgerà un ruolo più importante in vari campi e darà un contributo maggiore alla risoluzione dei problemi energetici e ambientali.