MXenes
二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，即MXenes，是由美国德雷塞尔大学（Drexel University）的Yury Gogotsi教授和Michel W. Barsoum教授等人在2011年合作发现的一种新型二维结构材料。其化学通式可用Mn+1XnTz表示，其中M指过渡族金属（如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc等），X指C或/和N，n一般为1-3，Tz指表面基团（如O2-、OH-、F-、NH3、NH4+等）。MXenes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（如Al 原子）抽出而得到。它具有石墨烯高比表面积、高电导率的特点，又具备组分灵活可调，最小纳米层厚可控等优势，已在储能、吸附、传感器、导电填充剂等领域展现出巨大的潜力。
基本信息
- 中文名
二维过渡金属碳（氮）化物
- 外文名
MXenes/MXene
- 发现人
Naguib,Gogotsi,Barsoum et al
- 时间
2011年
- 学校
Drexel University
- 主要成果
Nature,Science,Adv.Mater.,JACS,Nano Energy
基本内容
图1. 三元层状MAX相陶瓷材料剥离A层原子后获得的二维过渡金属碳化物纳米片，手风琴状结构。
MXenes代表性文章
1MXenes综述代表性文章
[1] Anasori B, Lukatskaya M R, Gogotsi Y. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage[J].Nature Reviews Materials,2017, 2(2): 16098.
[2] Naguib M, Mochalin V N, Barsoum M W, et al. 25th anniversary article: MXenes: a new family of two-dimensional materials[J].Advanced Materials,2014, 26(7): 992-1005.
[3] Huang K, Li Z, Lin J, et al. Two-dimensional transition metal carbides and nitrides (MXenes) for biomedical applications[J].Chemical Society Reviews,2018, 47(14): 5109-5124.
2MXenes合成代表性文章
[1] Naguib M, Kurtoglu M, Presser V, et al. Two-dimensional nanocrystals produced by exfoliation of Ti3AlC2[J].Advanced Materials,2011, 23(37): 4248-4253. （氢氟酸）
[2] Ghidiu M, Lukatskaya M R, Zhao M Q, et al. Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’with high volumetric capacitance[J].Nature,2014, 516(7529): 78. （盐酸+氟化物盐）
[3] Li M, Lu J, Luo K, et al. Element Replacement Approach by Reaction with Lewis Acidic Molten Salts to Synthesize Nanolaminated MAX Phases and MXenes[J].Journal of the American Chemical Society,2019, 141(11): 4730-4737. （熔盐法）
3MXenes应用代表性文章
[1] Ghidiu M, Lukatskaya M R, Zhao M Q, et al. Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’with high volumetric capacitance[J].Nature,2014, 516(7529): 78. （储能器件）
[2] Lukatskaya M R, Mashtalir O, Ren C E, et al. Cation intercalation and high volumetric capacitance of two-dimensional titanium carbide[J].Science,2013, 341(6153): 1502-1505. （储能器件）
[3] Shahzad F, Alhabeb M, Hatter C B, et al. Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides (MXenes)[J].Science,2016, 353(6304): 1137-1140. （电磁屏蔽）
[4] Peng Q, Guo J, Zhang Q, et al. Unique lead adsorption behavior of activated hydroxyl group in two-dimensional titanium carbide[J].Journal of the American Chemical Society,2014, 136(11): 4113-4116. （重金属离子吸附）
[5]Tan J, Wang Y H, Wang Z,et al.Large out-of-plane piezoelectricity of oxygen functionalized MXenes for ultrathin piezoelectric cantilevers and diaphragms [J]. Nano Energy,2019, doi:10.1016/j.nanoen.2019.104058. （压电）
[6] Wang L, Yuan L, Chen K, et al. Loading actinides in multilayered structures for nuclear waste treatment: the first case study of uranium capture with vanadium carbide MXene[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2016,8(25): 16396-16403. （核素吸附）