二维(2D)过渡金属碳化物（Ti₃C₂T_x Mxene）在气敏材料中具有最高的灵敏度和良好的气体选择性，在气敏传感领域具有广阔的应用前景。然而，MXenes的长期挑战之一是其在潮湿环境中的抗水化和抗氧化性差，限制了其长期储存和应用。有效的保护层与MXenes的集成有望克服这一主要缺点。

近日，美国普渡大学Lia A. Stanciu报道了一种通过表面处理对Ti₃C₂T_x进行表面功能化的策略，通过表面处理，不仅提供了超疏水表面，机械/环境稳定性，而且增强了其传感性能。

文章要点

1）研究人员首先通过用LiF/HCl水溶液选择性刻蚀Ti₃AlC₂粉末的Al层来制造Ti₃C₂T_x纳米片。然后使用两个代表性的SAM，即（3-氯丙基）三甲氧基硅烷（CPTMS）和1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（FOTS），对Ti₃C₂T_x MXene进行功能化，分别表示为Ti₃C₂T_x-Cl和Ti₃C₂T_x-F 。

2）实验结果表明，将Ti₃C₂T_x集成到对含氧挥发性有机化合物（乙醇，丙酮）敏感的化学传感器中时，通过FOTS功能化，可实现高灵敏度，良好的重复性，长期稳定性，选择性和更快的响应/恢复性能。当在5％至80％相对湿度范围内Ti₃C₂T_x-F传感器进行30 ppm乙醇的动态响应时，FOTS功能化可为传感响应提供保护。

3）密度泛函理论模拟表明，乙醇在Ti₃C₂T_x-F上的强大吸附能以及乙醇吸附引起的局部结构变形，使得SAM功能化的Ti₃C₂T_x表现出极大的VOC传感性能。

这项研究为开发高度可靠的基于MXene的气体传感装置提供了一种简便实用的解决方案，其响应在空气中和在水存在的情况下极具稳定性。

Winston Yenyu Chen, et al, Surface Functionalization of Ti₃C₂T_x MXene with Highly Reliable Superhydrophobic Protection for Volatile Organic Compounds Sensing, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c03896

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03896