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。