Zehn Jahre Fortschritt in der Synthese und Entwicklung von MXenen

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2011 hat die Anzahl der 2D-Übergangsmetallcarbide und -nitrate (MXene) stetig zugenommen. Derzeit gibt es mehr als 40 MXene-Zusammensetzungen. Die endgültige Anzahl ist weit größer, und im Laufe der Zeit könnten sie zur größten Familie von 2D-Materialien werden, die bekannt ist. Die einzigartigen Eigenschaften von MXenen, wie ihre metallähnliche elektrische Leitfähigkeit von etwa 20 000 S cm-1, machen sie in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, einschließlich Energiespeicherung, Optoelektronik, Biomedizin, Kommunikation und Umwelt. Die Anzahl der veröffentlichten MXene-Papiere und Patente wächst schnell. Die erste MXene-Generation wird durch selektives ätzen von Metallschichten aus den MAX-Phasen, geschichteten Übergangsmetallcarbiden und -carbonitriden mit Flusssäure synthetisiert. Seitdem wurden mehrere Syntheseansätze entwickelt, darunter selektives Ätzen in einer Mischung aus Fluoridsalzen und verschiedenen Säuren, nicht-wässrige Ätzmittel, Halogene und geschmolzene Salze, die die Synthese neuer MXene mit besserer Kontrolle über ihre Oberflächenchemien ermöglichen. Hier wird ein kurzer historischer Überblick über die ersten 10 Jahre der MXene-Forschung gegeben und eine Perspektive auf ihre Synthese und zukünftige Entwicklung bereitgestellt. Die Tatsache, dass ihre Produktion leicht in wässrigen Umgebungen skalierbar ist und hohe Ausbeuten verspricht, ist vielversprechend für ihre Kommerzialisierung.