与石墨烯和黑磷（BP）相似，二维过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）具有出色的导电性和亲水性，大比电容，高光热效应和出色的电化学性能，在诸如能量存储和转换，传感器，电磁干扰（EMI）屏蔽以及光热疗法等各个领域中都引起了人们的极大兴趣。为了进一步拓宽适用范围，近年来，通过掺杂、表面功能化和杂交等各种方法，合理设计和开发了高性能的2D MXene纳米结构，用于具有低功耗，智能和高集成度芯片。

有鉴于此，深圳大学张晗教授、南通大学胡兰平和Weichun Huang等人，

综述了功能性2D MXene纳米结构的合成路线和基本特性，包括表面改性的2D MXenes和基于混合尺度的MXene的异质结构，着重介绍了功能性2D MXene在能量存储和转换，催化，传感器，光电探测器，EMI屏蔽，降解和生物医学应用等领域的最新应用进展，并提出了这些新兴领域中的挑战和前景。

本文要点

1）可以将高度分离的纳米材料与2D MXene组装在一起，以在宏观范围内创建各种异质结构或有序结构，而不受晶格匹配和工艺兼容性的限制，这促进了高性能器件的新设计的出现，例如用于电池和超级电容器的柔性可伸缩电极、柔性（光电）电子器件，新型高效催化剂和智能传感器，从而为下一代设备开辟新领域。

2）功能性2D MXene的合成和应用方面的主要挑战如下：

1.具有特定层数，层间间距和明确定义官能团的MXene的可控合成。2.合理设计和精确定义功能明确的2D MXene的方法对于进一步推动基于功能2D MXene的高性能设备的开发至关重要。3先进的原位表征有望检测2D MXene基器件的结构演变，为进一步改进功能性2D MXene的性能提供指导。4.实现2D MXene表面上每个单个官能团与理化性质之间的关系。5，对于催化和降解，找出MXene和功能性2D MXene的机理非常重要，尤其是对于2D MXenes上活性位点的主要作用。6.高性能（例如，智能，超小型，极其灵敏和节能）传感器和光电探测器的开发具有巨大的价值，亟待在实际应用中予以加强。7.需要开发具有不同结构因素（例如，多孔泡沫和气凝胶的元结构）和隔离结构的MXene屏蔽材料，以在实际应用中显着提高入射电磁波的吸收率。8.明确2D MXene和功能性2D MXene在环境应用中的毒性表现9.基于功能性2D MXene的多学科应用的探索对于下一代设备的开发具有重要意义。

参考文献：

Weichun Huang et al. Recent Advances in Functional 2D MXene‐Based Nanostructures for Next‐Generation Devices. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202005223

https://doi.org/10.1002/adfm.202005223