AFM: 通过表面控制和层间工程调整二维MXene：方法，性能和同步辐射表征

雨辰

2020-05-04

MXenes是一类具有二维层状结构的过渡金属碳化物/氮化物材料，具有独特的物理、化学性质以及出色的生物相容性，在能量存储与转化、光电催化、生物医学和传感器等领域表现出巨大的应用前景。通过对MXenes材料表面性质和层间距的调控，可以有效改善其电子结构，从而实现材料性质的高度可控。同步辐射光源和先进的表征技术是前沿基础科学和国家战略核心技术研究的重要实验平台，X射线吸收精细结构（XAFS）光谱已经被广泛用于研究二维材料的微观结构、储能和能量转换机制，也为深入理解MXenes基材料的动力学过程提供了独特的见解。

有鉴于此，中国科学技术大学宋礼教授和陈双明副研究员等人，综述了二维MXene在制备方法，性能和同步辐射表征等方面的研究进展。

本文要点

1）基于同步辐射技术在MXenes材料研究中展现的独特优势，从MXenes的结构和制备策略、表面调控和层间构筑、同步辐射表征、能源应用等方面综述了MXenes的研究进展，并对未来MXenes和同步辐射表征研究方面面临的挑战和发展方向进行了展望。

2）MXenes的表面基团和层间距对其结构和应用有着显著的影响，通过表面修饰和层间调控的方法，可以显著调节Mxenes的性质，在超级电容器、电池、催化剂等领域具有巨大的应用优势。然而，目前单官能团的研究仅局限于理论计算，因此，未来还需要通过改进制备方法和工艺，合成具有特定表面基团的Mxenes。另外，在Mxenes的层间实现特定插层剂的选择性插层有望进一步改善Mxenes的性能。

3）由于同步辐射光源技术的发展，同步辐射技术在Mxenes材料的研究中取得了成功的应用，为MXenes的深入研究提供了新的视角。未来如SXRD、SXPS、SR-FTIR和APXPS等同步辐射表征的发展有望进一步促进MXenes结构和机理的研究。

参考文献：

Changda Wang et al. Tuning 2D MXenes by Surface Controlling and Interlayer Engineering: Methods, Properties, and Synchrotron Radiation Characterizations. Adv. Funct. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202000869

https://doi.org/10.1002/adfm.202000869