1. 什么是Mxene材料？
     MXene 材料最早是在 2011 年由 Drexel 大学研究人员通过氢氟酸选择性刻蚀三元层状碳化物Ti3AlC2 中的 Al 层制备得到。采用同样的方法以ＨＦ为刻蚀溶剂，刻蚀其他单原子过渡金属碳化物如Ti2AlC、Ta4AlC3、Nb2AlC等，双原子过渡金属碳化物如(V0.5Cr0.5)3AlC2、(Ti0.5Nb0.5)2AlC等。
     MXene 是一类新型的具有类石墨烯结构的二维材料，由过渡金属碳化物 、氮化物或碳氮化物构成。其化学通式为Mn+1XnTx，其中 n=1、2或3，M代表前过渡金属元素，如Sc、Ti、Zr、V等；X代表碳或氮/碳和氮；Tx代表合成过程中不可避免出现在其表面上的官能团。ＭXene二维晶体材料是Ｍn+1ＡＸｎ相物质（简称 ＭＡＸ相，其中 Ｍ为早期过渡金属；Ａ为Ⅲ、Ⅳ主族元素；Ｘ为Ｃ或者Ｎ，ｎ＝１，2，3）通过化学溶剂刻蚀而得到的。因ＭＡＸ相物质种类众多，因而通过化学刻蚀方法可以得到大量 具有特殊性能的ＭXene材料。

一种Ti3C2 Mxene材料的制备示意图

    此外，近年来在MXene材料的衍生产物上，开发了MXene膜，MXene纤维，MXene气凝胶，MXene水凝胶等一系列的应用形态。
2. Mxene材料主要特点？
    MXene材料具有典型的二维层状结构特征，其比表面积大，导电性优良，自润滑性能良好，还具有丰富的表面基团。
但同时MXene表面存在暴露的金属原子，极易被氧化使结构破坏；MXene在制备和应用过程中还容易片层堆叠；MXene机械强度不足；MXene在非极性聚合物或弱极性聚合物中的溶解度仍然具有挑战性。
为克服上述材料的缺陷，因此研发人员对MXene的化学改性开展了广泛研究，主要包括(1)有机物改性，(2)无机物改性，(3)有机-无机杂化改性。
3. Mxene材料的主要应用领域？
    Mxene材料在储能、催化、润滑、抗菌、电磁屏蔽等领域倍受研究者的关注。
3.1 储能方面：在结构方面，MXene由碳层和过渡金属层交替组成，赋予了 MXene 良好的导电性和赝电容特性。合理利用MXene的结构和成分特征，可制备性能优异的电极材料，因此MXene在储能领域有着广泛的应用前景，包括超级电容器、离子电池等。
3.2 催化方面：由于 MXene 表面含有亲水官能团，使其能够与各种半导体材料形成结构稳定的复合材料； 其次 MXene 上暴露的末端金属能够增加其表面的氧化还原位点；另外 MXene 具有巨大的比表面积和优异的金属导电性，能确保载流子的有效转移，使其在催化剂领域中显示出巨大的应用前景（如光/电催化降解污染物、水解制氢和还原二氧化碳等）。
3.3 润滑方面：由于 MXene 层间作用力较弱，片层间极易被剥离，因而其具有良好的自润滑性。此外，相比传统的碳基润滑填料（如：石墨、石墨烯、碳纳米管等），其具有强的界面偶联特性，作为润滑填料应用时能够形成牢固的自润滑转移膜，从而能够显著降低其复合材料的摩擦系数和磨损率，因而 MXene 在摩擦学领域具有极大的潜在应用价值
3.4 抗菌、电磁屏蔽等其他应用：MXene 大的比表面积，不仅是抗菌材料的优良载体，而且其独特的组成使其能够有效抑制细菌生长。通过层层自组装法成功制备了 Ti3C2Tx 的MXene 复合薄膜，研究发现单层 Ti3C2Tx的MXene 薄膜可对 20% 的电磁波实现有效屏蔽，24 层 Ti3C2Tx的MXene 薄膜可对 99% 的电磁波（20 dB）实现屏蔽性能，且该薄膜的电磁屏蔽作用机制以多重反射损耗为主，表面反射和吸收为辅。
4. Mxene材料的未来发展方向？领域内的挑战
4.1 为了解决MXene片层易叠加及其与聚合物基体相容性较差的问题，研究者在MXene改性方面进行了大量的研究工作，但由于MXene制备工艺的限制及其结构的复杂性 ，仍未解决结构中存在杂原子(如：F原子)或完全清除MAX相的A族元素及可控改性的目标。此外，部分改性方法虽能解决以上问题，但会对MXene的本征特性造成影响，从而难以在实际应用中充分发挥其优异特性。
4.2  作为二维材料，跨片层间的相互作用研究还比较少，对于跨片层结构能产生的新的物理性质还有待更多理论和实验方面的开发探索。
5. Mxene材料领域的经典参考文献
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