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MXene

美国德雷赛尔大学研究的二维材料

MXene是一种二维材料。MXene是美国德雷赛尔大学的研究成果，与传统电池不同，该材料为离子的运动提供了更多的通道，大幅提高了离子运动的速度。

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。
外形特征
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。
研究意义
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。
结构
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，Mn+1XnTx（其中T为官能团，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。
制备
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）。
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