MXene材料是一類具有二維層狀結構的金屬碳/氮化物（transition metal carbide/nitride）,其化學通式為Mn+1XnTX, 其中(n = 1–3)，M代表早期過渡金屬，如Ti、Zr、V、Mo等；X代表C或N元素，Tx為表面基團，通常為-OH,-O,-F和-Cl。它最初于2011年出現，由于MXene材料表面有羥基或末端氧，它們有著過渡金屬碳化物的金屬導電性。在超級電容器、電池、電磁干擾屏蔽和復合材料等中得到越來越廣泛的應用。由于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MXene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。MXene材料無疑已經成為材料學中最熱門的材料之一了。

1. 柔性Ti2C MXene薄膜：合成、電化學性能和電容特性（Chemical Engineering Journal；通訊作者：武漢科技大學李軒科，叢野）

超級電容器因其良好的耐久性和高功率密度而在儲能領域備受關注，但低能量密度抑制了其進一步發展。超級電容器的能量密度可以通過使用無粘合劑的電極材料來有效提高。同時，柔性電極對于可穿戴電子設備來說是必不可少的。因此，開發靈活的獨立和無粘合劑的電極材料以滿足這些要求并進一步提高其電化學性能和耐磨性至關重要。

本研究系統地研究了Ti2C MXene電極的電容特性和電化學性能，揭示了水電解質組成的關鍵影響因素。在H2SO4、LiCl和NaOH電解質中獲得的最大比電容分別為382F g-1、104 F g-1和99F g-1。1M H2SO4電解質的優異電化學性能源于其最高的電解質電導率和偽電容電荷存儲機制，這是由水合氫離子與含氧官能團之間的強耦合所產生的。值得注意的是，通過構建多孔膜或三維結構等簡單的方法，可以進一步改善其固有的電化學性能。在此基礎上，預測了該電荷儲存機制的通用性，為MXene的快速發展奠定了理論和實驗基礎。

2. 在具有超穩定循環性能的常溫有機離子液體鋁電池中原位制備MXenes（ACS Applied Materials & Interfaces；通訊作者：北京科技大學李建玲）

MXenes的傳統制備方法或多或少都與HF酸有關，在制備過程中存在很大的安全隱患。此外，通過水基化學蝕刻方法制備的MXenes表面含有大量-OH和-F官能團，這影響了它們在有機儲能裝置中的電化學性能。眾所周知，F元素具有劇毒，不僅危害人體健康，而且嚴重污染我們的水資源。因此，新興的綠色制備方法成為近年來的研究熱點。

此研究在路易斯酸性熔鹽中，常溫下實現了MXenes的無氟、無水電化學制備。研究了MAX相V2AlC在有機離子液體鋁電池中的陽極反應，確定了MAX相V2AlC中金屬原子Al和V的萃取電壓。這為MXenes恒壓電化學制備指明了方向。還研究了蝕刻后的V2AlC (E-V2AlC)在鋁電池中的電化學性能。一站式制備應用過程避免了MXenes與水和空氣的接觸，而蝕刻在鋁電池中的MXenes更有利于Al3+的插/脫插。因此，E-V2AlC在鋁電池中表現出優異的電化學性能。在電壓窗為0.01-2.3 V (V vs Al/Al3+)、電流密度為500 mA g-1的條件下，經過6500次循環后，比放電容量約為100 mAh g-1。最后研究了E-V2AlC在鋁電池中的儲能機理和法拉第儲能方法。用恒流間歇滴定法測定了Al3+的擴散系數D。從動力學的角度闡明了其優異電化學性能的原因。

3. 基于皺褶MXene薄膜的高靈敏度自供電壓力和應變傳感器，用于無線人體運動檢測（Nano Energy；通訊作者：南京郵電大學李建民，上海工程技術大學郭隱犇）

隨著可穿戴電子產品和人工智能的飛速發展，迫切需要高效的人機交互系統。壓力和應變傳感器具有靈敏度高、功能多樣化等優點，可以將人體運動等各種形式的外部刺激轉化為電信號，在監測人體健康和動機方面具有廣闊的應用前景。然而，可穿戴壓力/應變傳感器的長期和實時能量供應已成為其實際應用的主要挑戰。盡管化學電池已廣泛應用于商業電子產品，但頻繁出現的安全問題使其不是可穿戴電子產品的好選擇。因此，開發自供電的可穿戴傳感器以避免使用能源供應設備被認為是一種理想的選擇。

在此，報告了一種使用皺褶MXene薄膜的可拉伸摩擦納米發電機（TENG）壓力/應變傳感器，該薄膜通過將MXene 墨水刷涂到預拉伸的乳膠基材上然后釋放而引入。皺折的結構不僅賦予薄膜超高的拉伸性，而且顯著提高了表面粗糙度，從而提高了TENG的能量收集性能和壓力/應變傳感的靈敏度。的最大輸出功率密度達到2.89W cm2，這比基于無皺褶的扁平MXene薄膜的TENG高約36 倍。為了評估所提出的傳感器的壓力傳感能力，測量并詳細研究了輸出與施加的力之間的關系。通過探索拉伸和釋放過程中應變率和輸出電壓之間的函數，還討論了應變傳感特性。值得注意的是，該高性能傳感器已成功集成到無線運動監測系統中，用于自供電實時將人體運動狀態反饋到智能手機，表明其在可穿戴傳感器方面具有廣闊的潛力。

4. 利用水熱氧化還原反應一鍋法合成用于分解水的Ru/Nb2O5@Nb2C三元光催化劑（Applied Catalysis B: Environmental；通訊作者：華南理工大學化學余皓）

通過燃料電池和二氧化碳利用技術，太陽能制氫是一種可持續的未來能源供應方法，對環境的風險最小，并具有高度的可行性，可集成到現有的化學和能源工業中。因此，高性能的半導體光催化劑對于克服激發載流子的復合和由此產生的低量子產率是非常必要的。

本文利用Nb2CTx MXene的還原性，驗證了一種一鍋水熱合成MXene光催化劑的方法。結果表明，在水熱氧化過程中，Nb2CTx的還原性來源于Nb2CTx存在時水裂解產生的活性氫，在Nb2CTx制備的Nb2O5納米線上原位將Ru3+還原為Ru納米顆粒。與傳統的光沉積法相比，一鍋法合成的貴金屬Ru/Pt的化學價更接近金屬態，電荷轉移電阻降低了82.5%。在313 nm光催化產氫量為10.11 mmol·h-1·g-1，表觀量子子產率為41.25%。

5. 二維磁性Fe3O4/TiO2@Ti3C2Tx復合材料的原位可控制備用于高效富集磷酸肽（ACS Applied Materials & Interfaces：通訊作者：四川大學吳堯，藍芳）

磷酸肽的高效富集對于磷酸蛋白質組學相關的生物學和病理過程研究具有重要意義，但由于缺乏具有高富集效率和容量的親和材料，它仍然具有挑戰性。Ti3C2Tx MXene 是一種具有優異物理化學性能的新型二維材料，在各個領域都有廣泛的應用。然而，在生物醫學領域使用MXene衍生材料進行磷酸肽分離的報道很少。

在這項工作中，提出了一種簡便的一鍋法原位氧化和改性 Ti3C2TxMXene，制備二維(2D)磁性Fe3O4/TiO2@Ti3C2Tx復合材料，用于磷酸肽富集的潛在應用。Fe3O4/TiO2@Ti3C2Tx復合材料得益于出色的磁響應性和多親和位點（Ti-O、Fe-O 和NH2基團），具有優異的富集性能和高靈敏度（0.1 fmol μL–1)、出色的選擇性（β-酪蛋白：牛血清白蛋白= 1:5000，摩爾比）、良好的重復性（5次）和高富集能力（200 mg g–1）。此外，從脫脂牛奶、人唾液、人血清和大鼠腦裂解物中選擇性富集磷酸肽的結果表明，Fe3O4/TiO2@Ti3C2Tx復合材料在低豐度磷酸肽富集方面具有巨大潛力。復雜的生物樣品。這項工作提出了一種制備磁性MXene復合材料的通用方法，并促進了MXene復合材料在生物醫學磷酸化蛋白質組中的應用。

6. 3D 打印的MXene氣凝膠具有真正的3D宏觀結構和高度工程化的微觀結構，可增強電氣和電化學性能（Advanced Materials ；通訊作者：美國堪薩斯州立大學Dong Lin，奧本大學Majid Beidaghi）

MXenes 已顯示出卓越的特性，例如高導電性、親水性以及在其層之間嵌入不同陽離子的能力。然而，與其他2D材料類似，MXenes 在某些應用中的性能受到它們在組裝過程中重新堆疊和/或聚集的趨勢的影響。為了克服這個問題，成功地利用各種方法將2D材料集成到3D宏觀結構中，這些結構具有超輕特征、高孔隙率和大比表面積等吸引人的特性。

在這里，報告了使用3D冷凍打印(3DFP)方法制造超輕和真正的3D MXene氣凝膠結構。這種新穎的制造方法結合了單向冷凍鑄造（UFC）和按需噴墨打印來定制氣凝膠的微觀和宏觀結構。與基于擠壓的3D打印不同，3DFP不需要粘彈性剪切稀化油墨，并且可以使用水（冰）作為支撐材料來制造真正具有懸垂特征的3D結構。在本研究中，對3DFP Ti3C2Tx進行了機械、電氣和電化學表征氣凝膠以評估其在不同應用中的潛力，例如壓阻傳感、柔性/可穿戴電子產品和叉指微型超級電容器（MSC設備）。此外，利用基于噴墨的3D打印方法提供的優勢，制造了全MXene MSC設備，該設備由集電器和多孔電極組成，MXene片材的方向受控。3D打印的全MXene MSC設備具有工程微結構，由水平和垂直對齊的MXene片組成，證明了MXene片對齊對MSC電化學性能的重要性。結果表明，具有水平排列的MXenes 的集電器層有助于提高導電性，而具有高孔隙率的垂直排列的層在高掃描速率下提供更好的離子傳輸和改進的性能。據知，這是第一份提出具有水平和垂直對齊MXene片材的全固態 MXene MSC設備的報告。結果表明3DFP是一種簡單、直接且廉價的電極制造方法，具有很好的可定制性，可以設計電極的微觀和宏觀結構。

7. 構建3D交織 MXene/石墨氮化碳納米片/石墨烯納米結構以促進電催化析氫（Journal of Energy Chemistry；通訊作者：河海大學黃華杰）

隨著社會經濟的發展，可再生能源的開發利用在應對能源危機和環境污染問題上變得越來越迫切。特別是，具有高能量密度的氫本質上是一種清潔燃燒的燃料，長期以來被認為是各種能源相關應用的理想能量載體。目前，氫的大規模生產主要通過幾種工業方法實現，如煤氣化、石油裂解和低溫蒸餾。然而，這些方法通常需要極高的溫度/壓力和復雜的基礎設施，這極大地增加了氫氣的生產成本。電催化析氫反應（HER）技術代表了清潔能源發電和轉化的發展趨勢，而電極催化劑必將是電化學HER體系中的核心單元。

在此，展示了一種自下而上的方法來構建源自Ti3C2Tx的三維（3D）互連三元納米結構MXene、石墨氮化碳納米片和石墨烯（MX/CN/RGO）通過方便的共組裝工藝。憑借具有超薄壁、大比表面積、優化的電子結構、高電導率的3D多孔框架，由此產生的MX/CN/RGO納米結構表現出卓越的HER性能，起始電位僅為38 mV以及長壽命，所有這些都比裸Ti3C2Tx, g-C3N4更具競爭力、石墨烯以及二元MX/RGO 和CN/RGO電催化劑。理論模擬進一步驗證了具有改善能帶結構的三元MX/CN/RGO納米結構能夠促進電子傳輸，同時提供多級催化活性位點，從而保證電催化過程中的快速HER動力學。

8. 用于高性能鋰硫電池的具有催化/吸附雙重效應的3D網狀GO-d-Ti3C2Tx MXene氣凝膠（ACS Applied Materials & Interfaces；通訊作者：重慶大學魏子棟，李存璞）

隨著對電動汽車、儲能設備和便攜式電子設備的需求不斷增長，需要對可充電電池進行技術改進，使其比能量密度和容量達到更高水平。鋰硫電池（LiSBs）具有較高的理論比能量密度和容量（分別為2567 W h kg–1和1675 mA hg-1），得到了巨大的發展，被認為是替代鋰的下一代儲能電源。離子電池。然而，存在一些問題，尤其是反應中間體多硫化鋰（LiPSs）的形成，嚴重阻礙了它們的應用。

在這里，報告了具有新型三維(3D)網狀結構的GO-d-Ti3C2Tx MXene氣凝膠，用作鋰硫電池的硫主體正極材料，有利于吸附/催化轉化多硫化鋰（LiPSs）同時。溶解的LiPSs可以通過化學吸附被快速捕獲，然后被d-Ti3C2Tx MXene上的低配位Ti催化成不溶性的Li2S表面。吸附和催化的結合極大地提高了LiSBs的容量和循環性能。在S質量負載為1.5 mg cm–2 時，帶有S@GM0.4復合電極的電池實現了出色的循環性能。1039 mA hg–1 (1.56 mA h cm–2 )的放電比容量在1000次循環后衰減至542.9 mA hg–1，在0.5 C下每個循環的容量衰減率為0.048%。即使在4.88mg cm–2 的 S 質量負載下，在 0.2 C下可實現4.3 mA h cm–2的面積容量。

9. 使用可降解細菌纖維素/Ti3C2Tx MXene 生物氣凝膠進行口腔保健的咬合力和局部氣體釋放評估（ACS Nano；通訊作者：中國科學院半導體研究所沈國震，王麗麗）

常見的牙病不僅會影響吞咽、說話等身體活動，還會損害心理健康。其中，咀嚼運動功能障礙嚴重影響人的生活質量。牙齒運動障礙（咀嚼功能退化）和由此導致的營養攝入不足可能導致心血管疾病。咬合力主要用于研究咀嚼力學和評估患者在正頜手術前后的咀嚼功能。在臨床醫學中，力傳感器用于測量不同治療階段咬合力和咬合接觸的動態變化。此外，它們為假肢裝置的生物力學和治療效果提供了參考。 因此，準確評估咬合力是治療牙功能障礙的關鍵。由運動障礙和揮發性氣體引起的牙齒疾病非常常見。檢測咬合力的經典方法是有效的；但是，它的功能是一次性的而不是實時的監控，而且技術非常耗時。

在此，報告了一種多功能、靈活且可降解的細菌纖維素/Ti3C2Tx MXene生物氣凝膠，用于準確檢測咬合力和早期診斷牙周病。結合MXene的機械性能和細菌纖維素豐富的官能團，3D多孔生物氣凝膠同時表現出壓敏和氨（NH3) 敏感的反應。通過將這些物質集成到一個靈活的陣列中，由此產生的設備可以區分咬合力的強度、位置，甚至時間順序；此外，它還可以提供NH3氣體和閉塞力響應信號。因此，該技術在疾病診斷和口腔健康方面都有前景。此外，可再生生物材料的引入使生物氣凝膠能夠使用低濃度的過氧化氫溶液完全降解，使設備環保，滿足可持續發展的需求。

10. 靈活、機械堅固且自熄的 MXene/木材復合材料，可有效屏蔽電磁干擾（Composites Part B: Engineering；通訊作者：浙江農林大學俞友明）

隨著電子技術的飛速發展，各種電子和無線設備的許多應用已經變得不可抗拒。特別是X波段廣泛應用于雷達、衛星、通信、計算機網絡等諸多領域。電子設備和無線通信不可避免地以電磁波的形式向環境輻射能量，并在使用過程中產生電磁輻射。電磁波將與周圍的電子設備的屬性和信息安全干擾和產生電磁干擾（EMI），即使造成嚴重危害人類和其他生物體。電磁波可以通過電磁屏蔽材料轉化為熱能或消除。因此，開發優良的EMI屏蔽材料至關重要。然而，通過簡單的方法構建基于生物質的高性能電磁屏蔽材料仍然存在挑戰。

在此，基于MXene和脫木素木材，通過浸漬和致密化工藝構建了具有夾層結構的柔性MXene/木材復合材料 (F-MWC)，用于EMI屏蔽應用。所得F-MWC顯示出具有拉伸強度的機械性能68.1 MPa，由于更薄的厚度和高度排列的纖維素納米纖維，與天然木材相比具有出色的柔韌性。由于MXene的阻燃和致密化處理的協同作用，它還顯示出卓越的阻燃性能和自熄效應。此外，F-MWC具有1858 S m-1的高電導率并且在僅0.38毫米的厚度下具有32.7 dB的出色EMI屏蔽效率。此外，通過沿纖維方向交叉組合F-MWC組裝的多層MXene/木材復合材料具有更好的EMI屏蔽效果和強度，使其在應用中更具可擴展性。該技術為生產用于電子設備、包裝和現代建筑的木質EMI屏蔽材料提供了一種替代策略。

11. 在具有增強吸氫性能的 3D Ti3C2 MXene 折疊納米片上進行納米限制和原位催化的 MgH2 自組裝（ACS Nano；通訊作者：上海交通大學鄒建新）

氫具有環境友好、資源豐富、能量密度高等特點，被認為是人類社會可持續發展的主要能源載體。然而，由于缺乏安全高效的儲氫方法，氫能的應用受到嚴重限制。在安全性和效率方面，將氫儲存在固態材料中比高壓氣態和低溫液體儲存具有更大的優勢。在固態儲氫材料中，鎂基氫化物因其高理論重量（7.6 wt%，MgH2）和體積氫容量、良好的可逆性、低成本、無毒和高安全性而受到廣泛關注。不幸的是，MgH2的高熱力學穩定性（ΔH f≈-76 kJ mol–1 H2）和緩慢的脫/加氫動力學顯著限制了其實際應用。MXenes 被認為是納米限制 MgH2 /Mg以提高儲氫性能的潛在載體材料。然而，由于MXenes上意外的表面終止（-OH、-O等）引起的堆疊和氧化問題，到目前為止它從未被實現。

在本研究中，十六烷基三甲基溴化銨用于構建折疊納米片的3D Ti3C2Tx結構以降低薄片堆疊風險，并成功應用自下而上的自組裝策略合成超分散的 MgH2納米粒子錨定在退火的3D Ti3C2Tx表面(Ti-MX)。具有60 wt% MgH2NPs負載量的復合材料，60MgH2@Ti-MX，在140℃開始分解，并能夠在 150℃下在2.5小時內釋放3.0 wt% H2。此外，在200℃下循環60次后仍保持高達.0 wt% H2的可逆容量，而動力學沒有明顯損失。分解過程的原位高分辨率TEM觀察以及其他分析表明，納米限制引起的納米尺寸效應以及MgH2 (Mg)和 Ti-MX之間的多相界面，尤其是原位形成的催化TiH2, 是導致優異吸氫性能的主要原因。

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