东北林业大学谢延军教授团队综述：MXenes复合材料的发展

二维过渡金属碳（氮）化物（MXenes）作为一类新兴的二维材料，因具有独特的亲水性、优异的力学性能、丰富的表面官能团、高导电率、光热以及光电效应等性能而成为研究热点, 广泛应用在电磁屏蔽、电化学储能、生物医药、分离、传感器和海水淡化等领域。虽然MXenes具有这些优异的性能，但是其存在的与疏水性高分子相容性差、带负电的官能团阻碍电解质运输及易氧化等问题限制了其实际应用。近年来，通过对MXenes进行界面调控以解决其固有缺陷，并在此基础上对MXenes进行针对性的结构设计以提升界面稳定性，其性能得到了进一步提升。

近日，东北林业大学材料科学与工程学院谢延军教授、梁大鑫副教授团队在“三高”期刊《高等学校化学学报》发表题为“MXenes复合材料的发展: 界面调控及结构设计”的综述性文章，文章第一作者为博士研究生巴智晨。文章以二维过渡金属碳（氮）化物（MXenes）的界面调控及结构设计为主题，系统性地综述了MXenes复合材料的研究进展，重点介绍了MXenes复合材料的可控制备、常规表征及热点研究方向。另外，文章也重点关注了MXenes的结构和性质及MXenes在复合材料中的界面调控手段，对MXenes复合材料的结构设计进行了阐述。

MXenes结构设计及应用

通过对MXenes的结构和性质的充分了解，可以认识到MXenes的优势以及可应用的领域，同时为其界面调控和结构优化打下理论基础。可通过刻蚀、插层等方法在MXenes表面形成丰富的官能团，并经由不同的物理化学手段进行调控（官能团去除或替换、掺杂、接枝等）来进一步提升MXenes复合材料的性能。在此基础上，对MXenes在复合材料中的结构进行优化，以提高复合材料的结构稳定性和界面结合强度，可进一步提升其使用性能。通过对相关研究工作的总结可知，MXenes经过改性和结构优化后，电化学、光热、微波吸收、亲疏水等特性均大幅提升。可以通过对MXenes表面的化学调控来提升MXenes的热稳定性、化学稳定性以及抗氧化性能。最后，对于结构设计，目前主要是对MXenes二维纳米片结构的设计以及二维、三维复合结构的研究，需要在现有的基础探索MXenes对复合材料性能的影响机制，从而有利于加深其性能的理解和调控。

文章最后讨论了当前该领域内MXenes复合材料在可控制备及界面结构依赖性研究方面存在的问题及挑战，对未来MXenes复合材料及异质器件的研究突破寄语展望。

文献详情：

MXenes复合材料的发展: 界面调控及结构设计.

巴智晨，梁大鑫*，谢延军*.高等学校化学学报，2021, 42 (4): 1225-1240.