方法 | MAX相 | 生成条件 | 原理 | 端基 | 优缺点 | ||
自上而下 | 含氟刻蚀法 | HF刻蚀法 | 大部分A原子层为Al的MAX | 浓HF | 氟离子对前驱体MAX相中A层原子形成氟化物 | -OH、-O、-F | 缺点:强腐蚀性、有毒; 优点:大规模生产 |
原位形成HF刻蚀法 | 酸 + 他氟酸盐,如H2SO4、HCl、LiF、NaF、KF、NH4F和FeF3 | -F、-OH、-O和-SO4 | 缺点:刻蚀范围和产率有限; 优点:毒性低、腐蚀性弱 | ||||
双氟酸盐:NaHF2和KHF2、NH4HF2 | -OH、-O、-F | ||||||
含氟熔融盐刻蚀法 | 大多数A层非Al的MAX相或氮化物MXA相 | 氟易熔盐(如KF、LiF及NaF)高温 | -F、-O等 | 缺点:温度高、亲水性较差; 优点:可获取氮化物 | |||
无氟刻蚀法 | 电化学刻蚀法 | 大部分A原子层为Al的MAX | 电解液中的Cl− | 在电解液中施加电压进行电化学反应,选择性去除A原子层 | -Cl、-OH、-O等 | 缺点:难以收集,产率大大降低,纯净度不高 优点:电解质引入一些所需的功能性基团 | |
碱刻蚀法 | 与NaOH溶液在高温下进行水热反应 | 将MAX的Al原子层转化为Al(OH)3,然后在碱性介质中溶解 | -O和-OH | 缺点:高温和高碱浓度 优点:具有良好的亲水性,并且避免了卤素端基的引入 | |||
路易斯熔融盐刻蚀法 | 反应温度,能耗高 | 高的电化学氧化还原电位较低的MAX相 | -Cl、-Br和-I | 缺点:剥离为单片层的MXene困难 优点:端基可调、较好普适性和较高操作安全性 | |||
自下而上 | - | 化学气相沉积(CVD)法 | —— | 高温下将甲烷或氨气中的碳或氮源与过渡金属原子反应,生成高质量的MXenes晶体。 | 通过精确调节生长条件,可以影响成核生长过程,进而控制MXenes晶体的形态、厚度、尺寸以及异质结空间取向等关键参数。 | 可调 | 缺点:通常收率低,对设备要求高; 优点:可控制薄膜的成分、厚度和形貌。 |
离子喷溅法 | 离子束轰击目标材料表面并产生溅射原子,进而形成薄膜的技术。 | 用低能重离子(LEIF)轰击靶靶的离子束装置轰击Ti和C,得到由单个相组成的重复纳米层。 |