MXene简介

MXene是材料科学中的一类二维无机化合物。这些材料由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。它最初于2011年报道，由于MXene材料表面有羟基或末端氧，它们有着过渡金属碳化物的金属导电性。

从形态上来看，MXene就像是金属氧化物中间被压扁的水凝胶，它导电性能很强，完全可以替代电线中的铜和铝，这样一来离子移动时阻力会小很多。

MXene这项技术突破的意义不仅在于缩短手机充电时间。该研究项目负责人高果其教授相信，MXene在现实生活中的应用还可扩展电动车上，推动此类车辆的普及。

通过HF蚀刻制备的合成的MXene具有类似手风琴形态，它们是多层MXene（ML-MXene），或少于5层时称作薄层MXene（FL-MXene）。由于MXene的表面可以接上官能团，M_{n 1}X_nT_x（其中T为官能团，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。

可以通过侵蚀MAX相来制备MXene，刻蚀液中通常含有氟离子，如氢氟酸（HF）、氟化氢铵（NH₄HF₂）或盐酸（HCl）与氟化锂（LiF）的混合物。例如，在HF水溶液中于室温腐蚀Ti₃AlC₂，可以选择性地清除A原子（Al），而碳化物层的表面产生了末端O、OH和（或）F原子。

Ti₄N₃是目前唯一报道已经合成的MXene氮化物材料，和MXene碳化物材料有着不同的制备方法。为合成Ti₄N₃，MAX相的Ti₄AlN₃和共熔氟化物（氟化锂、氟化钠、氟化钾）需要经过高温处理。这种方法可以侵蚀铝，留下多层的Ti₄N₃，再将其浸入四丁基氢氧化铵溶液中超声，可以分为单层或薄层（few layers）。

MXene粘土是一种二维材料，可作为新一代电池和超级电容器。同时，该材料存储电荷较大，即使重复充放电10000次也不会损失其蓄电能力。

美国德雷塞尔大学科学家使用粘土研制一种高导电薄膜，可作为手机电池。

它叫做“传导性MXene粘土”，科学家发现该材料不仅具有金属的传导性，还能很容易地塑造成不同外型和尺寸。

德雷塞尔大学工程学院的专家负责设计这种粘土，他们指出，这项突破性研究有望替代制造工艺复杂、成本昂贵的锂电池和超级电容器。

研究负责人尤里-格格斯蒂(Yury Gogotsi)教授称，这种粘土材料的物理属性以及工作性能，非常适合于能量存储设备。同时，它具有高安全性，更适合作为电极使用。