MXenes材料的光学特性及相关研究进展.pdf

Vol.42No.2

高等学校化学学报

2021年2月397~411

CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES

［综合评述］doi：10.7503/cjc

MXenes材料的光学特性及

相关研究进展

黄大朋，于浩海，张怀金

（山东大学晶体材料国家重点实验室,晶体材料研究所,济南250100）

摘要过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)具有丰富的元素组成和结构可调性,显示出丰富的物理

化学性质和巨大的应用潜力.本文以此类材料的基本光学特性为基础,从光子发射、透明导电及储能、非线性

光学、表面等离激元及拉曼增强、光热转化、光催化及光响应等光学相关领域展开分析和综述.并对此二维

材料相关应用的未来发展及机遇作了简单评述,以期为进一步的研究提供参考.

关键词MXenes；金属态；线性光学；非线性光学

中图分类号O613；O734文献标志码A

过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物（MXenes）材料是近几年新兴的二维（2D）材料，其丰富的元素

组成和结构可调性赋予了其丰富的物理化学性质，并逐渐在2D材料家族中脱颖而出.MXenes材料的

XT

化学式为M，其中M表示早期过渡金属Sc，Y，Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo或W，X表示碳

n+1nx

和/或氮，通常n=1~3，T表示表面终端（主要是—OH，=O和—F），其下角x表示表面官能团的数量.

2D片层的厚度在1nm范围内，可以通过改变MXenes中的n从MXTXTXT

到M和M来调控.通常

23243

xxx

MXenes是通过选择性腐蚀MAX相陶瓷的A元素而获得的，其中A是一组IIIA到VIA族元素.因此

MXenes与MAX一样具有六方对称性，属于P6/mmc空间群.其中过渡金属（M）原子排列成一个近密排

3

结构，X元素原子位于其八面体间隙位置.图1（A）~（C）描绘了211，312和413计量比的MAX相六方单

X八面体组成，如TiC，其与A元素层（例如Al、Si或Ge）交错分布.211，312和413MAX

胞.单胞由M

66

X棱边共享的八面体基本构架与二元碳

相之间的区别在于分隔A层的M原子层数量不同.MAX相中M

6

化物和氮化物MX是相同的.在312和413计量比的