走進具有神奇功能的MXense材料世界——近期MXense材料的最新進展
MXene是材料科學中的一類二維無機化合物。這些材料由幾個原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構成。自2011年首次發布有關2D Ti3C2的報告以來，越來越多針對MXene的合成的研究。MXene具有通式Mn +1XnTx，其中M是早期過渡金屬，例如Ti，Mo，Nb，V，Cr，Zr，Ta等，X是碳和/或氮，n= 1–4，Tx代表表面終端。過渡金屬原子與碳或氮原子以分層方式排列的結構結構，使MXenes享有非凡的成分多樣性和可調節的性能。這可能是迄今為止已知的最大的2D材料家族。由于具有高電導率，親水性表面，生物相容性，可見光和紅外波段的光學吸收帶，可逆表面氧化還原反應等能力，已經受到廣泛的關注。
1. 德國明斯特大學Tobias Placke（ACS Nano）：酸堿后處理誘導鋰離子電池中溶劑共插層到少層Ti3C2TxMxenes
MXenes作為一類新興的2D材料，顯示出獨特的物理和化學特性，非常適合于大功率電池應用，例如鋰離子電池（LIB）。而Ti3C2Tx（Tx?= O，OH，F，Cl）是迄今為止研究最多的MXene之一。但是，大多數科學研究只集中在多層或單層MXene的設計上。
德國明斯特大學Tobias Placke合成了少層Ti3C2Tx?MXenes并研究了其在LIB電池中作為陽極材料的應用。通過X射線衍射（XRD），拉曼光譜，X射線光電子能譜（XPS），能量色散X射線分析（EDX），掃描電子顯微鏡（SEM）對合成的Ti3C2Tx進行了全面表征。氮吸收分析和熱重分析（TGA），以便系統地評估合成路線對材料性能的影響。通過恒電流和恒電位將檢測到的變化放入電化學的角度來研究少層Ti3C2Tx的贗電容性能，在5 A g?1下1000次循環具有155mAh g?1的穩定容量。此外，通過LiF/HCl原位生成HF合成的Ti3C2Tx的酸化處理比原始處理或堿性處理能夠提高初始容量。
參考文獻：B?rmann, P.; ?N?lle, R.; ?Siozios, V.; ?Ruttert, M.; ?Guillon, O.; ?Winter, M.; ?Gonzalez-Julian, J.; Placke, T., Solvent Co-intercalation into Few-layered Ti3C2Tx?MXenes in Lithium Ion Batteries Induced by Acidic or Basic Post-treatment. ACS Nano 2021.
2. 中國科學院大連化學物理研究所吳忠帥（Advanced Materials）：一種多任務MXene油墨助力用于全柔性自供電集成系統的高性能可打印微電化學儲能器件
在物聯網、個人健康監測系統和智慧城市等領域，人類的未來充滿希望。為了實現這一宏偉目標，電子產品必須具有可穿戴性、環境可持續性和安全性。然而，利用多功能材料實現自給自足的電子系統的大規模生產仍然面臨重大障礙。
中國科學院大連化學物理研究所吳忠帥開發的多任務水性可印刷MXene油墨具有無添加劑的高電容電極，靈敏的壓力感應材料，高導電的集電器，無金屬的互連件和導電粘合劑等性能。通過直接絲網印刷MXene油墨，可以在各種基材上精細地制造基于MXene的微型超級電容器（MSC）和鋰離子微型電池（LIMB）。所制備的MSC具有1.1 F cm-2的超高面積電容，串聯的MSC提供60 V的創紀錄電壓。準固態LIMB提供了154μWhcm-2的強大面積能量密度。此外，通過串聯太陽能電池，LIMB和MXene水凝膠壓力傳感器的無縫集成，展示了基于多任務MXene墨水在單一基材上的全柔性自供電集成系統。值得注意的是，該集成系統對人體運動異常敏感，具有35毫秒的快速響應時間。因此，這種多用途MXene墨水為推動未來的智能電器開辟了一條新途徑。
參考文獻：Zheng, S., Wang, H., Das, P., Zhang, Y., Cao, Y., Ma, J., Liu, S. (F.), Wu, Z.‐S., Multitasking MXene Inks Enable High‐Performance Printable Microelectrochemical Energy Storage Devices for All‐Flexible Self‐Powered Integrated Systems. Adv. Mater. 2021, 2005449.
3. 華南理工大學余皓（Chemical Engineering Journal ）：通過控制電荷動力學策略設計高活性Ag/Nb2O5@Nb2CTx（MXene）光催化劑
利用太陽能分解水生產可再生氫作為一種很有前途的清潔能源技術，受到了學術界和工業界的廣泛關注。半導體金屬氧化物，如TiO2、ZnO、Nb2O5等，因其具有較高的光催化活性和優良的化學穩定性而被廣泛應用于這一領域。然而，半導體氧化物光催化劑上光生載流子的復合嚴重限制了太陽能制氫的效率。合理設計光催化劑，促進光生載流子的空間分離，從而提高光催化析氫活性是非常有必要的。
華南理工大學余皓開發的一維Nb2O5納米棒陣列是通過一種便捷的水熱方法首次在二維Nb2CTx?MXenes上原位生長的。然后將Ag納米顆粒光沉積在Nb2O5納米棒上以形成分層的0D/1D/2D納米雜化物。實驗證明，-OH主要作為終止基團吸附在Nb2CTx上，導致了低功函數(2.7 eV)。由于其獨特的結構，高活性的Nb2O5納米棒能夠高效地光能產生電子-空穴對，而低工作功能的-OH端Nb2CTx則能夠捕獲空穴，Ag納米顆粒充當電子存儲庫和析氫反應(HER)位點。鈮基光催化劑中的三元Ag/Nb2O5@Nb2CTx納米雜化物達到了創紀錄的HER活性，證明了MXenes作為平臺的潛力高性能異質結結構的合成，其中可調節的電子性能是關鍵因素。
參考文獻：Peng, C.; Xie, X.; Xu, W.; Zhou, T.; Wei, P.; Jia, J.; Zhang, K.; Cao, Y.; Wang, H.; Peng, F.; Yang, R.; Yan, X.; Pan, H.; Yu, H.,Engineering highly active Ag/Nb2O5@Nb2CTx?(MXene) photocatalysts via steering charge kinetics strategy. Chemical Engineering Journal 2021, 128766.
4. 美國橡樹嶺國家實驗室Hsiu-Wen Wang（ACS Nano）：預凝固Ti3C2Tx MXene作為鈉離子電容器電極的結構與行為
現代技術基礎設施依賴于電化學能量存儲，可用于手持設備，電動汽車和電網等。電化學儲能系統必須在成本和性能之間取得平衡；而后者主要包括能量密度，功率密度和壽命。MXenes，一類二維（2D）過渡金屬碳化物和/或氮化物材料，是用于基于離子嵌入的能量存儲的有前途的偽電容材料之一。層狀碳化鈦（Ti3C2Tx）MXene是一種有前途的電極材料，可用于下一代電化學電容器。然而，尚未詳細研究使嵌入的陽離子的分布與表面氧化還原反應相關的原子級信息。
美國橡樹嶺國家實驗室Hsiu-Wen Wang報道了鈉預插層MXene高鈉含量(Ti3C2Tx可配對2Na)使用鈉-聯苯自由基陰離子配合物(E0≈?2.6 SHE)的溶液。通過結合中子對分布函數分析的計算模擬，可以確定在界面/表面上有多個沉積位置和二維鈉域結構的形成。發現在局部規模上以密度泛函緊密結合方法為特征的感應層電荷和氧化還原過程很大程度上取決于鈉離子的位置。預先鈉化的MXene作為鈉離子電容器中的電極材料的電化學測試顯示出優異的可逆性和良好的性能，表明化學預嵌入作為制備用于離子電容器的MXene電極的方法的可行性。
參考文獻：Brady, A.; ?Liang, K.; ?Vuong, V. Q.; ?Sacci, R.; ?Prenger, K.; ?Thompson, M.; ?Matsumoto, R.; ?Cummings, P.; ?Irle, S.; ?Wang, H.-W.; Naguib, M., Pre-Sodiated Ti3C2Tx?MXene Structure and Behavior as Electrode for Sodium-Ion Capacitors. ACS Nano 2021.
5. 復旦大學余學斌（ACS Nano）：三維MOFs@MXene氣凝膠復合材料衍生MXene螺紋中空碳限域CoS納米顆粒用于堿離子電池
MXene是一種新興的潛在二維材料，結合了親水性表面，可控的中間層間距，高金屬電導率和豐富的表面官能團，已廣泛用于能量，電磁干擾屏蔽和放氧反應。但是，像大多數2D材料一樣，由于相鄰納米片之間的強范德華相互作用和氫鍵作用，MXene納米片的聚集通常是不可避免的。金屬有機骨架（MOF）是一類特殊的多孔材料，由于它們具有豐富的孔隙率，巨大的表面積和協調的不飽和位點，因此在能量，催化劑和吸附劑領域引起了越來越多的關注。并且，作為便攜式能量存儲和供應裝置的可再充電電池已經引起了相當大的關注。
復旦大學余學斌報道了成功合成MOFs@MXene氣凝膠的過程，該氣凝膠是由Co2+與MXene的含氧官能團配位形成水凝膠，然后鈷離子充當了Moss原位生長的成核位點。隨后，基于DFT計算結果（確認了CoS和堿離子之間的化學吸附適中），從MOFs@MXene衍生出了3D多孔MXene螺紋N摻雜的多孔碳受限CoS納米顆粒復合物（CoSNP@NHC）@MXene，合成氣凝膠前體用于鋰/鈉/鉀的儲存。高度互連的多孔MXene網絡創建了互穿的電子和離子傳輸通道，從而在高質量負載下以高充電和放電速率提供了高容量。更重要的是，由于高的堆積密度，混合材料提供了高的體積能量密度和功率密度，這對于實際的電化學能量存儲裝置顯示出有希望的應用可能性。
參考文獻：Yao, L.; ?Gu, Q.; Yu, X., Three-Dimensional MOFs@MXene Aerogel Composite Derived MXene Threaded Hollow Carbon Confined CoS Nanoparticles toward Advanced Alkali-Ion Batteries. ACS Nano 2021.
6. 美國空軍研究實驗室Richard A. Vaia（ACS Nano）：用于MXene制造的Ti3AlC2MAX相的鹵素蝕刻
MXene表面在成分上是不均勻的，包含氟，氧代和羥基末端。諸如光學，電子和化學性能之類的屬性對表面結構和成分高度敏感，從而導致性能欠佳，例如對于超級電容器或電磁涂層。因此，安全，有效地形成具有多種均質表面的MXene仍然是一項實驗挑戰。
美國空軍研究實驗室Richard A. Vaia提出了一種高效的室溫刻蝕方法，利用鹵素(Br2,I2,ICl,IBr)在無水介質中從Ti3AlC2合成MXenes。自由基介導的過程強烈地依賴于鹵素與最大相的摩爾比、鹵素的絕對濃度、溶劑和溫度。這種蝕刻方法為控制表面化學來調制MXene的性質提供了機會。
參考文獻：Jawaid, A.; ?Hassan, A.; ?Neher, G.; ?Nepal, D.; ?Pachter, R.; ?Kennedy, W. J.; ?Ramakrishnan, S.; Vaia, R. A., Halogen Etch of Ti3AlC2MAX Phase for MXene Fabrication. ACS Nano 2021.
7. 韓國漢陽大學Tae Hee Han（ACS Nano）：可變形MXene凝膠由于高導電性和高機械強度的Ti3C2Tx?MXene纖維
二維（2D）納米材料由于其極好的物理，化學和電子特性，近年來已成為深入研究的主題。二維納米材料的固有各向異性使其成為有希望的構建多層宏觀結構（如薄膜和纖維）的基礎材料。但是，結構缺陷（包括微觀空隙，納米級邊界和建筑單元的局部無序排列）的原因會降低組件的性能。由于2D納米材料之間的鍵合明顯弱化和接觸區域變窄，因此2D納米材料組件中的大量缺陷不可避免地導致機械性能下降和電子傳輸受損，從而降低了導電性。實現完美對準，高度定向，無缺陷的組裝結構對于實現理想的導電性和機械性能至關重要。
韓國漢陽大學Tae Hee Han描述了MXene膠體納米片如何形成自支撐的MXene水凝膠。MXene凝膠的三維網絡結構通過增強納米片間的靜電相互作用而增強。穩定的凝膠網絡有利于制備高度定向的纖維，因為MXene凝膠能夠承受結構變形。在混凝浴中濕紡高濃度MXene膠體時，MXene薄片在機械拉伸力作用下可以轉化為完全對齊的纖維。與其他纖維相比，取向MXene纖維的導電性(12504 S cm?1)和楊氏模量(122 GPa)提高了1.5倍。使得定向MXene光纖將有廣泛的應用前景，包括電氣布線和信號傳輸。
參考文獻：Shin, H.; ?Eom, W.; ?Lee, K. H.; ?Jeong, W.; ?Kang, D. J.; Han, T. H., Highly Electroconductive and Mechanically Strong Ti3C2Tx?MXene Fibers Using a Deformable MXene Gel. ACS Nano 2021.
8. 吉林大學韓煒等（ACS Nano）：真菌衍生的納米帶異質結構上微生物輔助的Ti3C2Tx?MXene組裝用于超穩定儲鈉和儲鉀
可充電二次電池在替代性儲能方面具有明顯的競爭優勢，這顯示出很高的理論容量和能量密度。使用富含地球的低成本鈉離子或鉀離子形成Na離子電池（SIB）或K離子電池（PIB）有望取代現有的鋰離子電池（LIB）。然而，由于電化學反應過程中的動力學緩慢，其電池性能仍然不能令人滿意，這是由于Na+和K+的較大離子半徑以及與它們的插入和提取相關的嚴重的體積膨脹所致。因此，迫切需要探索高性能的電極材料，以促進更大的堿金屬離子的移動和存儲，改善電池性能，并達到商業化所需的標準。
吉林大學韓煒等通過原位生物吸附策略，將MXene@N摻雜的碳納米纖維結構設計為高性能鈉離子和鉀離子電池的陽極。也就是說，將Ti3C2Tx納米片組裝到黑曲霉上生物真菌納米帶，并轉換為2D/1D異質結構。這種微生物來源的二維MXene-1D氮摻雜碳質納米纖維結構具有完全開放的孔隙和傳輸通道，具有高可逆容量和長期穩定性，可存儲Na+(349.2 mAh g-1在0.1A g-1循環1000次)和K+(201.5 mAh g-1在1.0 A g-1循環1000次)。離子擴散動力學分析和密度泛函理論計算表明，這種多孔雜化結構促進了Na和K離子的傳導和輸運，充分利用了二維材料固有的優勢。因此，本研究拓展了MXene材料的潛力，并為解決二維儲能材料的挑戰提供了一個很好的策略。
參考文獻：Cao, J.; ?Sun, Z.; ?Li, J.; ?Zhu, Y.; ?Yuan, Z.; ?Zhang, Y.; ?Li, D.; ?Wang, L.; Han, W., Microbe-Assisted Assembly of Ti3C2Tx MXene on Fungi-Derived Nanoribbon Heterostructures for Ultrastable Sodium and Potassium Ion Storage. ACS Nano 2021.
9. 南京大學潘建斌（Biosensors and Bioelectronics）：探索CRISPR-Cas12a的反式切割活性，以開發基于Mxene的電化學發光生物傳感器以檢測Siglec-5
唾液酸結合免疫球蛋白（Ig）樣凝集素（Siglecs）是細胞表面的I型跨膜受體，分為細胞外節段，跨膜區和細胞內節段。細胞外區段包含2至17個免疫球蛋白樣結構域，并調節內在和適應性免疫。它可以通過識別聚糖結構來調節敗血癥，自身免疫性疾病和腫瘤的免疫平衡。人細胞上最常見的Siglecs是Siglec-5和Siglec-9，它們各自由兩個細胞內酪氨酸信號單元組成。Siglec-5可以作為人體中白細胞的抑制受體發揮重要作用。Siglec-5被認為是正常骨髓生成和急性骨髓性白血病（AML）的潛在標志物。因此，新型siglec-5檢測方法的開發可以幫助研究相關疾病的發病機理以及開發新型治療藥物。而等溫擴增技術的發展以及CRISPR-Cas家族Cas12a側翼剪接特征的發現為雙鏈DNA（ssDNA）擴增提供了一種可行的方法。
南京大學潘建斌使用催化發夾組裝（CHA）擴增策略結合CRISPR-Cas12a的側切功能來構建2D超薄的Ti3C2Tx（MXene）為基礎的電化學發光（ECL）生物傳感器，用于檢測Siglec-5。通過使用這種ECL生物傳感器，將CRISPR-Cas12a的裂解與CHA介導的等溫擴增合理地結合在一起，從而實現了靈敏度為20.22 fM的靈敏擴增測定Siglec-5。同時通過將不在同一雙鏈DNA中的成對位點引入DNA雙鏈體中，CRISPR-Cas12a的雜交序列補充了靶向機制，以增強間接Siglec-5擴增測定。總言之，將CRISPR-Cas12a的應用范圍擴展到ECL生物傳感器的構建，評估了凝集素的作用，可將其用于蛋白質標記物的生化研究和臨床診斷。
參考文獻：Zhang, K.; ?Fan, Z.; ?Yao, B.; ?Ding, Y.; ?Zhao, J.; ?Xie, M.; Pan, J., Exploring the trans-cleavage activity of CRISPR-Cas12a for the development of a Mxene based electrochemiluminescence biosensor for the detection of Siglec-5. Biosensors and Bioelectronics 2021, 178, 113019.
10. 復旦大學葉明新-沈劍鋒（ACS Nano）：V2CTX MXene上原位生長MnO2納米片用于高性能水系鋅離子電池
錳基水性鋅離子電池（ZIBs）具有易于制造，低成本和高安全性等優點，有望成為大規模可充電儲能的候選材料。然而，錳基陰極的商業應用受到低倍率能力和差的循環性的挑戰性問題的阻礙。
復旦大學葉明新-沈劍鋒通過金屬-陽離子插層和原位生長策略，精心設計并合成了一種錳-釩雜化陰極K-V2C@MnO2，該陰極以MnO2納米片均勻地形成在V2CTX MXene表面。K-V2C@MnO2由于具有高導電性、豐富活性位點的雜化結構，以及Mn2+電沉積的協同反應和抑制MnO2的結構損傷，對水ZIBs具有優良的電化學性能。具體來說，在0.3 A g-1時，其比容量為408.1 mAh g-1;在10 A g-1的高電流密度下，其比容量為119.2 mAh g-1，長期循環次數可達10000次。其性能優于幾乎所有已報道的水系ZIBs的錳基陰極。結果表明，本文所設計的錳基陰極材料具有良好的電化學性能，是一種用于高性能ZIBs陰極的合理途徑。
參考文獻：Zhu, X.; ?Cao, Z.; ?Wang, W.; ?Li, H.; ?Dong, J.; ?Gao, S.; ?Xu, D.; ?Li, L.; ?Shen, J.; Ye, M., Superior-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries Based on the In Situ Growth of MnO2?Nanosheets on V2CTX MXene. ACS Nano 2021.
11. 復旦大學車仁超（ACS Applied Materials & Interfaces）：在分層Ti3C2TxMXene納米結構中2D/2D/0D異質結用于電磁波吸收和屏蔽
基于MXene的復合材料的精確異質結工程技術前所未有地提高了其電磁（EM）波吸收和屏蔽性能。但是，由大量終止基團引起的MXene絮凝嚴重限制了異質結的調控，這促使人們尋求一種革命性的合成策略，以應對難以控制的自我聚集。
復旦大學車仁超將配位分子的聚合反應引入Ti3C2Tx?MXene膠體分散體中，以將這些2D薄片組裝成分層的花狀微球。憑借其電中性和大分子量，多巴胺-鉬配合物可以保持Ti3C2Tx薄片的膠體分散，從而將這些組分均勻交替地組合成2D/2D Ti3C2Tx/聚多巴胺-Mo（PDA-Mo）構建基塊。Ti3C2Tx的層通過簡單地改變前驅體濃度，可以精確地控制這些異質結中的雜質。隨后的碳化過程將Ti3C2Tx/PDA-Mo復合材料轉變為Ti3C2Tx/C/MoO2具有豐富的2D/2D/0D異質結的晶體管。電子全息圖表明，界面極化和由多個異質結觸發的面外電子流都對介電損耗容量有貢獻。此外，碳成分和大的片間空腔大大降低了電導率，從而提高了阻抗匹配特性。因此，該復合材料具有第一種電磁波吸收性能，在厚度為2 mm時的超寬吸收帶寬為7.7 GHz (10.3 ~ 18 GHz)，最大反射損耗值高達?46.7 dB。進一步增加MXene的用量，可以將吸收特性轉化為屏蔽特性，平均效率為35.9·dB。這些研究結果表明，配位分子可以作為一種優秀的MXene基復合材料前驅體及其異質結工程，為在電磁波屏蔽和吸收場方面取得優異的應用性能指明了道路。
參考文獻：Wu, Z.; ?Yang, Z.; ?Jin, C.; ?Zhao, Y.; Che, R., Accurately Engineering 2D/2D/0D Heterojunction In Hierarchical Ti3C2Tx?MXene Nanoarchitectures for Electromagnetic Wave Absorption and Shielding. ACS Applied Materials & Interfaces 2021, 13 (4), 5866-5876.
12. 印度SRM科學技術研究所Bhalchandra A. Kakade（ACS Applied Nano Materials）：氮和硫共摻雜的TiO2-修飾碳化鈦MXene用于電還原氧
近年來，研究人員越來越關注能量轉換和電化學儲能技術，例如燃料電池，鋅空氣電池和超級電容器等，這些技術具有更好的能源利用效率和環保特性。低溫燃料電池（FCs）被認為是具有最高效率的有希望的能量轉換裝置。但是，急需開發一種高效，選擇性和穩定的慢氧還原反應（ORR）的電催化劑，以減少活化障礙，這將進一步影響金屬-空氣電池和電池技術的社會影響。
印度SRM科學技術研究所Bhalchandra A. Kakade報道了在500-700℃的退火過程中，通過在Ti3C2Tx層中析出分層TiO2納米結構，制備?N，?S共摻雜Ti3C2Tx。優化后的產物Ti3C2/NSCD-600具有較好的氧還原性能，起始電位為0.98 V，電流密度為JL?= 3.5 mA/cm2，電流密度為0.1 M KOH。復合催化劑電催化活性的提高主要歸因于C-N和C-S活性中心的形成，以及Ti3C2表面TiO2納米結構的形成。最終證明了低溫催化劑中電催化劑向能量產生的發展。
參考文獻：Parse, H.; ?Patil, I. M.; ?Swami, A. S.; Kakade, B. A., TiO2-Decorated Titanium Carbide MXene co-Doped with Nitrogen and Sulfur for Oxygen Electroreduction. ACS Applied Nano Materials 2021.
13. 韓國光云大學Jae Yeong Park（ACS Applied Materials & Interfaces）：用于智能家電的靜電紡PVDF-TrFE / MXene納米纖維氈基摩擦納米發電機
近年來，便攜式電子設備在健康監測中變得越來越流行，無線傳感器網絡人工智能，人機接口，智能家居和物聯網。可穿戴/無線技術的進步不斷增長的電力需求已經給我們帶來了極大的挑戰。摩擦電納米發電機（TENGs）代表了一種有前途的方法，可以基于摩擦電感應和電氣化效應將人類的生物機械運動轉化為電能。而二維納米材料的超薄結構提供了最大的表面電荷，從而提高了TENG的輸出性能。
韓國光云大學Jae Yeong Park報道了使用具有優異介電常數和高表面電荷密度的聚偏二氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）/ MXene納米復合材料的電紡基于納米纖維的TENG（EN-TENG）。從理論和實驗上研究了介電性能對EN-TENG輸出性能的影響。制成的EN-TENG的最大功率密度為4.02 W / m2匹配的外部負載電阻為4MΩ。PVDF-TrFE/MXene納米復合材料將EN-TENG的輸出性能提高了四倍。EN-TENG通過從人的手指敲擊中收集能量，成功地為電子秒表和溫濕度計供電。此外，它還被用作智能家居應用中的自供電開關，用于控制家用電器，包括火災報警器，風扇和智能門。這項工作為自供電系統，人機界面和智能家居應用提供了一種有效的創新方法。
參考文獻：Rana, S. M. S.; ?Rahman, M. T.; ?Salauddin, M.; ?Sharma, S.; ?Maharjan, P.; ?Bhatta, T.; ?Cho, H.; ?Park, C.; Park, J. Y., Electrospun PVDF-TrFE/MXene Nanofiber Mat-Based Triboelectric Nanogenerator for Smart Home Appliances. ACS Applied Materials & Interfaces 2021, 13 (4), 4955-4967.
14. 蘇州大學王照奎（Journal of the American Chemical Society）：單層MXene納米片摻雜TiO2用于高效穩定的雙鈣鈦礦太陽能電池
自2009年將CH3NH3PbI3鈣鈦礦首次引入染料敏化太陽能電池（DSSC）以來，鈣鈦礦太陽能電池（PSC）在最近10年的快速發展中取得了長足的進步。但是，APbX3PSC的商業化仍存在兩個主要問題：APbX3(A =甲酰胺(FA)，甲基銨(MA)，或Cs;X = Cl, Br, I)結構的不穩定性和鉛（Pb）毒性。研究表明，通過在位點A處用銫代替MA+或FA+可以顯著改善鈣鈦礦的熱力學穩定性和耐濕性。但是，鉛的毒性仍然阻礙了PSC的發展。因此，開發無毒，高穩定性的無機無鉛鈣鈦礦材料已成為未來研究的重點。無機無鉛鈣鈦礦結構的當前研究主要集中在鉛的替代上。而MXene不僅可以顯示出更高的電導率和更大的比表面積，而且MXene的表面基團（-O，-OH，-F）可以調節電子性能，這為MXene在PSC中的應用提供了機會。
蘇州大學王照奎采用了一種簡便的策略，在沉積致密的二氧化鈦(TiO2)時，將單層MXene納米片緩慢滴入TiCl4溶液中來合成多功能ETL (Ti3C2Tx@TiO2)。采用空氣退火的溶劑法在該ETL上獲得了Cs2AgBiBr6薄膜的高結晶。值得注意的是，單層MXene的摻入降低了由于ETL電導率的增加而在界面中電子的積累。同時，MXene納米片改變了ETL的表面潤濕性，促進了晶體的生長，抑制了雙鈣鈦礦薄膜中針孔的產生。得到的Cs2AgBiBr6?PSC的PCE高達2.81%。此外，該器件表現出良好的穩定性，在未封裝的環境中保存15天后，PCE的保留率仍為初始PCE的93%。
參考文獻：Li, Z.; ?Wang, P.; ?Ma, C.; ?Igbari, F.; ?Kang, Y.; ?Wang, K.-L.; ?Song, W.; ?Dong, C.; ?Li, Y.; ?Yao, J.; ?Meng, D.; ?Wang, Z.-K.; Yang, Y., Single-Layered MXene Nanosheets Doping TiO2 for Efficient and Stable Double Perovskite Solar Cells. Journal of the American Chemical Society 2021.
15. 韓國化學技術研究所Ki‐Seok An（Advanced Functional Materials）：化學穩定和功能化的2D-MXene與深共晶溶劑作為通用分散介質
二維過渡金屬碳化物和氮化物（即MXenes）通常在酸性溶液中合成，并在堿性溶液中分層。這導致具有適用于各種實際應用的獨特物理/化學特性的通用材料。但是，基于溶液的化學處理會影響MXene的化學結構，從而加速氧化反應并降低其固有性質。而許多研究都集中在深共晶溶劑（DES）的“綠色”化學潛力上。DES是通常由兩個或三個安全且廉價的有機和/或無機分子組成的液體，它們彼此相互作用形成熔點低于每個單獨成分的熔點的低共熔相。如何使得MXenes穩定是一個研究重點。
韓國化學技術研究所Ki‐Seok An開發了一種新穎且協調良好的策略，使用DESs作為抗氧化分散介質和表面鈍化材料來引入Ti3C2Tx的長期化學穩定性。這種策略中DES最重要的特點是它具有化學惰性，可以在水中水化穩定活性水分子。因此，DES可以有效阻止氧(在水分子中)滲透導致Ti3C2Tx氧化。同時發現極化的DES分子也可以作為一種有效的插層劑來分層MXene。分散在DESs中的Ti3C2Tx?MXene的分層氧化率非常低，并證實MXene的分散性和化學穩定性維持在28周以上。此外，DESs中氫鍵接受和供能分子與Ti3C2Tx表面有很強的相互作用，同時分散Ti3C2Tx片材，防止其在溶液和干燥相中的氧化。最后由于DES分子與表面官能團Ti3C2Tx結合，MXene/DES油墨作為電極的電化學性能得到了提高，這對MXene的電化學性能產生了積極的影響。
參考文獻：Kim, J., Yoon, Y., Kim, S. K., Park, S., Song, W., Myung, S., Jung, H.‐K., Lee, S. S., Yoon, D. H., An, K.‐S., Chemically Stabilized and Functionalized 2D‐MXene with Deep Eutectic Solvents as Versatile Dispersion Medium. Adv. Funct. Mater. 2021, 2008722.
16. 香港城市大學Alicia Kyoungjin An（ACS Applied Materials & Interfaces）：自組裝疏水/親水卟啉-Ti3C2TxMXene Janus膜用于雙功能光熱脫鹽
光熱脫鹽技術是最有希望的可持續性和低成本技術之一，它在沒有水和能源基礎設施的情況下，通過收集豐富而清潔的太陽能來生產高純度淡水。作為光熱脫鹽的重要組成部分，人們一直致力于開發高效的太陽能吸收器，這些吸收器在收集太陽能并將其轉化為熱量并釋放蒸氣方面起著至關重要的作用。為此，已經基于具有強大的太陽能吸收和轉化，足夠的水泵通道，良好的鹽助劑和可行的制造的各種最新的光熱材料，研究了各種太陽能吸收劑。然而，在高蒸發速率和良好的耐鹽性之間實現良好平衡的協同作用仍然是一個巨大的挑戰。
香港城市大學Alicia Kyoungjin An報道了一種合理設計的柔性自組裝卟啉- Ti3C2Tx?MXene Janus膜，這是一種可行和有效的先進光熱脫鹽策略。卟啉在MXene上的均勻自組裝有效地產生了良好的疏水/親水Janus結構，用于穩定的海水淡化，同時能夠高效地利用太陽能。此外，由于卟啉與MXene之間存在顯著的相互作用和電荷重分布，Janus PMX膜表現出協同增強的光熱效應。1個太陽照射的Janus PMX膜的表面溫度在3分鐘內從25.5℃上升到72.1℃，是純MXene膜的兩倍。因此，Janus PMX膜具有較高的光熱蒸發率(1.41±0.04 kg m-2?h-1)、出色的太陽-蒸汽效率(86.4%)和良好的海水淡化穩定性，從而增強了光熱淡化性能。
參考文獻：Zhang, B.; ?Gu, Q.; ?Wang, C.; ?Gao, Q.; ?Guo, J.; ?Wong, P. W.; ?Liu, C. T.; An, A. K., Self-Assembled Hydrophobic/Hydrophilic Porphyrin-Ti3C2Tx MXene Janus Membrane for Dual-Functional Enabled Photothermal Desalination. ACS Applied Materials & Interfaces 2021, 13 (3), 3762-3770.
17. 揚州大學姚航（Small Methods）：使用Ti3C2TxMXene可超高效地鎮定細胞因子風暴
冠狀病毒疾病2019（COVID-19）的爆發已演變成全球性健康危機。血清學測試表明，嚴重的肺炎患者會由于人體免疫系統過度激活而導致細胞因子風暴綜合征（CSS），這是器官衰竭和死亡的主要原因之一。因此，緩解細胞因子風暴是治愈重癥COVID-19患者并降低死亡率的關鍵。
揚州大學姚航探索了Ti3C2Tx?MXene納米片作為潛在的血液灌流吸收劑，以去除典型的細胞因子IL-6。我們發現，Ti3C2Tx?MXene片材顯示出超高的去除IL-6細胞因子的效率，這是傳統活性炭吸收劑的13.4倍。更重要的是，全血測試已證明MXene片具有出色的血液相容性，這證明血液的常見成分在被MXene納米片吸收劑純化后不會受到干擾。這項工作可以開辟一條新的途徑，將MXene片用作一種超高效的血液灌流吸收劑，以消除重度COVID-19患者的細胞因子風暴綜合征。
參考文獻：Wang, T., Sun, X., Guo, X., Zhang, J., Yang, J., Tao, S., Guan, J., Zhou, L., Han, J., Wang, C., Yao, H., Wang, G., Ultraefficiently Calming Cytokine Storm Using Ti3C2Tx?MXene. Small Methods 2021, 2001108.
18. 瑞典烏普薩拉大學Hans ?gren（ACS Nano）：少層Nb2C MXene的應用:窄帶光電探測器和飛秒鎖模光纖激光器
MXenes已被廣泛研究并應用于各個領域，例如能量存儲和轉換，生物醫學，傳感器，催化劑和非線性光子器件。作為MXene系列的第二個代表，近年來，碳化鈮（Nb 2 C）已通過實驗和理論模擬得到了廣泛研究。而Nb2C NSs的光電特性引起了更多關注，而它們的潛在應用仍處于起步階段。
瑞典烏普薩拉大學Hans ?gren通過結合酸性蝕刻和嵌入程序的便捷且可擴展的兩步法合成了高質量的二維多層Nb2C NSs。分別通過三電極PEC系統和光纖激光器徹底探索了它們在光電化學（PEC）型光電探測器（PDs）和鎖模器中的潛力。各種外部影響對Nb2C的光響應性能對基于PD進行了系統的研究，例如入射光的功率強度，電解質的濃度和偏置電位。觀察到Nb2C NSs的波長依賴性光響應，表明Nb2C NSs在窄帶PD中具有巨大潛力。還進行了密度泛函理論（DFT）計算，以更加了解基于Nb2C的局部放電的工作機制，并指導具有高性能的基于Nb2C的器件的設計。此外，Nb2C的寬帶光吸收特性表明它在中紅外（MIR）區域的超快光纖激光器中有潛在的應用，在光譜學，手術和MIR超連續譜生成。因此，需要探索在不同波長的被動鎖模（PML）光纖激光器中使用幾層Nb2C NSs作為可飽和吸收體（SA）。這項工作將大大拓寬2D MXene的應用前景，尤其是對于光電器件。
參考文獻：Gao, L.; ?Ma, C.; ?Wei, S.; ?Kuklin, A. V.; ?Zhang, H.; ?gren, H., Applications of Few-Layer Nb2C MXene: Narrow-Band Photodetectors and Femtosecond Mode-Locked Fiber Lasers. ACS Nano 2021, 15 (1), 954-965.
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