文 献 综 述

新型二维材料MXene

摘要 MXene是一种早期过渡金属碳氮化物二维材料。通过将MAX相化合物通过选择性酸刻蚀将其中的第Ⅲ、Ⅳ主族元素A层去除，从而得到该二维纳米材料MXene。该材料具有优良的导电性能和独特的光学性能，并且具有良好的水相分散性。迄今为止，MXene已经在电化学邻域、柔性光电子器件、选择性吸附分离等邻域受到了广泛的关注。但MXene在肿瘤治疗邻域的研究仍然相对匮乏，故本课题旨在制备、修饰MXene二维纳米材料，并开发其在肿瘤治疗领域的深层次应用。

关键词 MXene；二维材料；肿瘤光热治疗

引言 二维固体定义为具有非常高的纵横比和对应于几个原子层的厚度的晶体，最近已经引起了人们巨大的兴趣。到目前为止，研究最多的是石墨烯，最近，2D材料的群体被一组新的、潜能相当大的早期过渡金属碳化物或碳氮化物(MXenes)扩充了。今天，MXene系列包括^[1]Ti₃C₂、Ti₂C、Nb₂C、V₂C、(Ti_0.5，Nb_0.5)₂C、(V_0.5，Cr_0.5)₃C₂、Ti₃CN和Ta₄C₃。单独的MXene层厚度小于1 nm，而它们的横向尺寸可以达到几十微米。迄今为止，研究最多的MXene是Ti₃C₂，通过在室温下将Ti₃AlC₂浸入HF中制备。结果表明，大量的阳离子，如Li 、Na 、Mg2 、K 和NH⁴ 容易和自发地嵌入在水溶液中的Ti₃C₂层之间。这一发现为这些材料在能量装置中作为超级电容器、子电池和氢存储的使用铺平了道路。

1. 制备

MAX相结构可以描述为早期过渡金属碳化物和或氮化物与A元素”胶合”在一起的结构。强M-X键主要由共价键和离子键混合，而M-A键是金属性的。因此，与诸如石墨之类的其他层状材料相比(弱范德华相互作用将结构保持在一起），MAX具有更强的层间结合力，不能通类似剪切的机械方法破坏。然而，如这里所讨论的，我们可以利用M-X键与M-A键相对强度和特性的差异，通过化学方法选择性地蚀刻A层，而不破坏M-X键。

由于M-A键弱于M-X键，在真空环境下在熔融盐或在某些熔融金属中高温加热MAX相会导致A元素的选择性损失。然而，由于升高温度会导致M_{n 1}X_n层的去孪晶，形成3D 的M_{n 1}X_n岩盐结构。另一方面，使用强腐蚀剂(如Cl ₂气体)，在高于200 ℃的温度下会导致A和M原子的蚀刻，产生衍生的碳化物。类似地，Ti₂ AlC与无水氢氟酸的反应在55 ℃下会形成新的三元金属氟化物相Ti₂AlF₉。因此，为了选择性地蚀刻A元素，同时保持M_{n 1}X_n层的2D性质，需要维持温度和蚀刻剂的活性之间的微妙平衡。表1^[2]总结了合成各种MX烯所需的HF蚀刻条件。