MXenes作为二维功能材料，自发现以来就倍受关注。其先进的应用与其合成方法、端基（=O、-OH和-F）和多种特性直接相关。MXene终端的功能和控制已被发现是相当重要的因素。MXene具有许多先进的特性，例如规则的平面结构、导电性、可调谐的制造和结构修饰、优异的光学、热学和化学性能，这些特殊特性使MXene及其衍生物在其他2D材料中更加独特。MXene在许多实际应用中引起了极大的兴趣，如能量转换和储存、催化、传感器、水净化、摩擦学、药物输送、癌症治疗等。本综述的目的是评估和展示最新进展，主要关注MXenes的合成和与制备方法相关的终端。此外，本文还为研究人员在合成过程中主要面临的当前挑战提供了潜在的解决方案。已经预测，MXenes的特性可以通过表面和形态工程来改善。综述文章描述了MXene制造和发展的优点、缺点和机制。通过评估最近的进展，得出的结论是，MXene的合成方法对于指定其用于设计应用至关重要。尽管在面向MXene的研究方面取得了重大进展，但在实际应用之前，仍有许多挑战需要改进。

MXene在摩擦学应用中的作用：MXene衍生的化合物已被开发用于摩擦学，因为它们被公认为无论是以固体还是液体形式，都是优秀的润滑剂，它们所具有非凡的润滑特性，能够有效提高润滑剂的质量。使用MXene衍生的润滑剂，显著提高了机械仪器的有效性。从环境的角度来看，更好的摩擦学性能有望最大限度地减少环境危害的气体排放。MXene基材料在摩擦学领域的应用是1个新的且相对未开发的研究领域，其优点是它表现出非凡的机械强度和耐磨性，这些特性使MXene成为摩擦学应用的优秀候选者。MXenes可以显著提高润滑剂的耐用性，从而延长机械应用的寿命。但作为1种润滑剂，其缺点是在恶劣摩擦学环境中的氧化/不稳定性。

MXene在摩擦学应用中的建议和注意事项：MXenes需要保护涂层或改性，以在极端条件下保持其有效性。因此，建议在机械应用前进行润滑剂与其他成分的兼容性测试。在某些情况下，材料可能与MXene基润滑剂发生不利反应。表1对MXene基化合物摩擦学性能进行了比较总结。

表1 Mxene基化合物摩擦学性能对比总结

文章结论：

1、MXene的每种合成方法都有自己的一系列优点和缺点。据观察，MXene的合成主要依赖于A层的蚀刻。然而，大多数蚀刻方法在科学和经济上都具有挑战性。但化学气相沉积方法提供了1种经济高效的自下而上合成技术来制备MXene。

2、MXene上的特殊特性、可控掺杂和表面终端在特定和有针对性的应用中发挥了重要和实质性的作用。MXene的遗传特性，即相对较高的热导率和电导率、机械强度、亲水性和结构稳定性，已通过与其他材料的相互作用得到验证，以设计最先进的应用。

3、表面终端的组成主要受蚀刻剂的类型及其浓度的影响。例如，基于氟的蚀刻技术通常具有亲水性终端，如-OH、=O和-F，而电化学和碱蚀刻在某些应用中效果较差。根据已报道的研究，可以通过熔盐蚀刻方法合成具有单一终端的MXenes。特别是MXene的硫终端在电池和超级电容器方面表现出非凡的性能。研究发现，F封端的MXene在电催化反应中表现出优异的性能，而N掺杂的MXene则在锂硫电池和储能应用中表现出非凡的电化学能力。预测=O终端不仅对光催化非常有效，而且对吸附也非常有效。

4、本文综述了MXenes、终端及其在能源、催化、传感、环境、医学、水处理、阻燃、摩擦学和电磁屏蔽应用中的最新进展。值得一提的是，MXenes和MXenes衍生的化合物由于其独特和令人兴奋的应用特性而获得了值得注意的关注。这篇综述的结论是，MXene优异的导电性、化学稳定性和可调谐特性有望在许多其他尚未探索的领域得到应用。

未来展望：

1、为了扩展MXene的应用，需要进一步进行理论计算和模拟，并研究最先进的性能，因此新的应用有赖于先进和复杂的实验装置的支撑。

2、探索不同的终端及其对性能的影响对于提高目标应用的整体性能至关重要。

3、为了精确控制合成和终端，应特别注意蚀刻后处理。

4、新的探索是分析MXene纳米片与各种其他材料的界面性质的先决条件。

5、目前，在应用程序期间对终端变化的控制过程尚不清楚。因此，即使在潮湿、氧气或高温条件下，也必须采用先进的技术来扩大其利用范围。

6、发现新的前体而不是MAX相可以开辟MXenes的新合成途径。

7、替代的合成方法可能有助于设计可以扩展MXene用于靶向应用的形态。

8、MXene的其他替代物，如碳化氧和氮氧化物，需要开发其新的应用。

9、MXenes的导电性可以通过对电子、半导体和传感器件等选择性应用进行结构改变来进行控制。

文章信息：

1、Zeeshan Abid, Khezina Rafiq, Anam Aslam, Rongchao Jin and Ejaz Hussain. Scope, evaluation and current perspectives of MXene synthesis strategies for state of the art applications[J]. Journal of Materials Chemistry, first published on 20 Jan 2024.

https://doi.org/10.1039/D3TA06548K