南京师范大学周辰坤/芝加哥大学Talapin Angew：“非常规”合成策略构筑均一可调端基MXene

MXene是一类新兴的二维过渡金属碳化物和氮化物材料，自2011年首次报道以来，因其高电导率和优异的机械性能等特性，成为超级电容器、电池、催化剂等领域中备受瞩目的材料。与多数二维材料不同，MXene具有丰富且可调控的表面终端原子并决定了其本征特性。截至目前，大多数MXene通过以氢氟酸刻蚀三元化合物前驱体MAX相为主的水系刻蚀法制备。尽管该方法在合成、性质和应用方面已取得卓越的进展，但由于形成的较稳定M-F和M-O化学键，后续表面修饰较为困难。因此，MXene的表面化学调控还处于发展的早期阶段。

近日，南京师范大学周辰坤教授、芝加哥大学Dmitri V. Talapin教授、南京大学段春迎教授等人总结和展望了二维MXene材料表面共价修饰的发展、挑战和机遇。综述重点介绍了构筑表面均一端基MXene的最新进展。非常规的MXene合成策略，包括Lewis酸性熔盐刻蚀法（LAMS）和自下而上的直接合成法，可制备卤代端基MXene，较弱的金属-卤键有利于后续表面修饰，在结构、性质和应用方面为MXene开辟了新的可能性。同时，综述还讨论了该领域潜在的机遇与挑战。通过结构设计，有望将端基的多样性和可编辑等特性与无机组分的电子、机械等性质结合，开发传统水系刻蚀法制备的混合端基MXene不具备的功能应用。例如，探索有机-无机杂化MXene在手性选择性催化和选择性气体吸附等方向的应用。

图1. 二维MXenes表面化学发展示意图

上述成果近期发表于Angewandte Chemie International Edition。论文第一作者为南京师范大学化学与材料科学学院硕士研究生姜梦妮和芝加哥大学化学系博士研究生王棣，通讯作者为南京师范大学周辰坤教授和芝加哥大学Dmitri V. Talapin教授。

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Evolution of Surface Chemistry in Two-Dimensional MXenes: from Mixed to Tunable Uniform Terminations

Mengni Jiang^†, Di Wang^†, Young-Hwan Kim, Chunying Duan, Dmitri V. Talapin*, Chenkun Zhou*

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202409480

周辰坤，南京师范大学教授，江苏特聘教授。2014年于南京大学获学士学位，2019年于美国佛罗里达州立大学获博士学位，2019-2023年于美国芝加哥大学从事博士后研究。以第一/通讯作者发表SCI论文19篇，包括Nat. Chem.、Angew. Chem. Int. Ed. (4篇)、J. Am. Chem. Soc.、ACS Energy Lett. (3篇)等。全部论文他引5500余次，7篇入选ESI高被引论文，1篇入选热点论文，个人H指数为36，自2022年起连续两年入选斯坦福大学全球前2%影响力科学家。获国家优秀自费留学生奖学金(2018年)，授权美国发明专利3项，长期担任Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Comm.、Adv. Mater.等期刊审稿人。

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