1.?Coordination Chemistry Reviews?(?IF?22.315?)：邁向高性能電催化劑：2D MXenes 基納米材料用于水分解的活性優(yōu)化策略

• 水分解被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)綠色制氫的可持續(xù)和環(huán)保技術(shù)。然而，H2的產(chǎn)生燃料受限于緩慢的動(dòng)力學(xué)和析氫和析氧反應(yīng)的高過電位。尋找高效電催化劑以提高水分解性能至關(guān)重要。

• 在一大類納米材料中，基于 MXenes 的納米材料由于具有大的比表面積 (SSA)、快速的電子傳輸和出色的機(jī)械穩(wěn)定性，可用作設(shè)計(jì)新型材料的優(yōu)良基材。然而，這些突破還處于實(shí)驗(yàn)合成階段，對(duì)催化機(jī)理的基本原理缺乏認(rèn)識(shí)，嚴(yán)重阻礙了高效電催化劑的發(fā)展。因此，在電催化水分解中的進(jìn)一步應(yīng)用仍然需要澄清和解決一些挑戰(zhàn)。

• 在本次審查中，總結(jié)了最近關(guān)于?MXenes 電催化水分解的合成路線、物理性質(zhì)和性能改進(jìn)策略的過程。我們從實(shí)驗(yàn)和理論上全面總結(jié)了 MXenes 的電催化水分解機(jī)理。還回顧了對(duì)構(gòu)效關(guān)系的深入討論以及對(duì) MXenes 電催化機(jī)理的基本理解。最后，展望了 MXenes 及相關(guān)材料在水分解應(yīng)用中的未來挑戰(zhàn)、機(jī)遇和進(jìn)一步的研究方向。

Figure 1.?

2.?Advanced Functional Materials?(?IF?18.808?)：MXene集成復(fù)合材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：再生醫(yī)學(xué)、感染治療、癌癥治療和生物傳感

• MXenes（即過渡金屬碳化物、碳氮化物和氮化物）已成為2D材料的一個(gè)新的亞類。近年來，MXenes由于其優(yōu)異的物理化學(xué)和生物學(xué)特性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注，包括藥物傳遞系統(tǒng)、再生醫(yī)學(xué)和生物傳感。此外，將MXenes摻入水凝膠作為一種電活性和機(jī)械納米增強(qiáng)劑在生物醫(yī)學(xué)工程中引起了極大的興趣，這種納米增強(qiáng)劑能夠?qū)⒎菍?dǎo)電支架轉(zhuǎn)化為優(yōu)秀的導(dǎo)電體，對(duì)電活性器官和組織（如心臟、骨骼?。┑墓こ虣C(jī)械性能產(chǎn)生顯著的影響，還有勇氣。然而，許多問題仍然沒有解決，需要回答這些問題才能引導(dǎo)這些2D材料走向真正的命運(yùn)。

• 因此，本文旨在概述MXene集成復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，包括心臟組織工程、傷口愈合、感染治療、癌癥治療和生物傳感器。此外，還強(qiáng)調(diào)和討論了目前在體內(nèi)利用MXenes的挑戰(zhàn)和局限性，并對(duì)其作為未來各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用指南的前景進(jìn)行了展望。這篇綜述文章將啟發(fā)研究人員，他們將探索在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中使用這種2D納米材料的特性、機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。

Figure 1. A) Fabrication of MXene-integrated composites. B) Representative of MXene-based nanocomposites.

Fig. 2.?

Fig. 5.

Fig. 18.

3.Advanced Functional Materials?(?IF?18.808?):?MXene-聚合物雜化納米復(fù)合材料作為高效空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的下一代高性能化學(xué)電阻器的出現(xiàn)

• 空氣污染是全世界環(huán)境保護(hù)主義者最關(guān)心的問題之一，這提高了全球公眾對(duì)監(jiān)測(cè)空氣污染和實(shí)施適當(dāng)安全政策的健康關(guān)注。由于商用傳感器缺乏較低的檢測(cè)限、室溫操作和較差的選擇性，這些事實(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了探索可持續(xù)和平移策略的新的全球需求，這些策略是設(shè)計(jì)價(jià)格合理、智能化和小型化傳感器所必需的。最先進(jìn)的傳感器致力于設(shè)計(jì)先進(jìn)的納米材料，以實(shí)現(xiàn)理想的傳感性能。最近的研究表明，無論是原始金屬碳化物/氮化物（MXenes）還是聚合物（P），都無法解決這些實(shí)際挑戰(zhàn)。然而，混合納米復(fù)合材料（MXP-HNC）等各種前體的協(xié)同組合已成為開發(fā)下一代智能環(huán)境、工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)傳感器的優(yōu)越傳感材料。由于優(yōu)化了物理化學(xué)和形態(tài)屬性，如可調(diào)的層間距離、最佳孔隙度、增大的有效表面積、豐富的表面功能、機(jī)械柔性和可調(diào)的電導(dǎo)率，預(yù)期結(jié)果可能具有可操縱性。

• 本綜述旨在全面總結(jié)最先進(jìn)的MXP-HNC化學(xué)電阻器的進(jìn)展。此外，還強(qiáng)調(diào)了潛在的傳感現(xiàn)象、化學(xué)電阻結(jié)構(gòu)及其監(jiān)測(cè)性能。此外，還概述了MXP HNC作為集成物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的下一代智能現(xiàn)場部署傳感器的挑戰(zhàn)、潛在解決方案和前景。

Figure 2.?

Figure 3.

Figure 6. Timeline of development and advancement in various MXene fabrication strategies in past decade since its discovery in 2011 to 2021.

Figure 20. Air contaminant sensing performance of V2CTx based sensor

4.?Nature Communications?(?IF?14.919?):?通過 MXene 衍生的氧化物微型機(jī)器人捕獲和檢測(cè)納米塑料

納米塑料污染是環(huán)境中塑料廢物破碎的最終產(chǎn)物，由于其較小的尺寸更容易擴(kuò)散和更高的危險(xiǎn)，因此受到科學(xué)界越來越多的關(guān)注。因此，迫切需要有效的策略來量化和去除廢水中的納米塑料。這項(xiàng)工作展示了多功能 MXene 衍生氧化物微型機(jī)器人在三維 (3D) 空間中“動(dòng)態(tài)”捕獲納米塑料及其進(jìn)一步檢測(cè)。采用熱退火工藝將 Ti?3?C?2?T?x?MXene 轉(zhuǎn)化為光催化多層 TiO?2，然后沉積 Pt 層并用磁性 γ-Fe?2?O進(jìn)行裝飾3納米粒子。MXene 衍生的 γ-Fe?2?O?3?/Pt/TiO?2微型機(jī)器人顯示出負(fù)光重力，在光照射下產(chǎn)生六自由度的強(qiáng)大無燃料運(yùn)動(dòng)。由于自推進(jìn)和可編程 Zeta 電位的獨(dú)特組合，微型機(jī)器人可以在其表面快速吸引和捕獲納米塑料，包括多層堆疊之間的狹縫，從而實(shí)現(xiàn)磁性收集。作為自運(yùn)動(dòng)預(yù)濃縮平臺(tái)，它們可以使用低成本和便攜式電極實(shí)現(xiàn)納米塑料的電化學(xué)檢測(cè)。這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究為“現(xiàn)場”篩選水中的納米塑料及其后續(xù)修復(fù)鋪平了道路。

Fig. 1 Light-powered magnetic MXene-derived γ-Fe2O3/Pt/TiO2 microrobots trap and detect nanoplastics.

Fig. 4 Analysis of the MXene-derived γ-Fe2O3/Pt/TiO2 microrobots' 2D and 3D motion.

Fig. 7 Nanoplastics’ detection by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique after the preconcentration with the MXene-derived γFe2O3/Pt/TiO2 microrobots.

5.?Small?(?IF?13.281?)：具有由 MXenes 容納的用于不對(duì)稱超級(jí)電容器的新型兩個(gè)水輔助質(zhì)子通道的 POMCP

為了開發(fā)高性能超級(jí)電容器，負(fù)極目前被視為獲得下一代儲(chǔ)能設(shè)備最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。因此，本研究采用簡單的水熱法設(shè)計(jì)并制備了一種基于多金屬氧酸鹽的配位聚合物[Zn（itmb）3H2O][H2SiW12O40]·5H2O（1），用于構(gòu)建大容量負(fù)極。聚合物1有兩個(gè)水輔助質(zhì)子通道，有利于提高電導(dǎo)率和儲(chǔ)存容量。然后，選擇MXene-Ti3C2Tx容納配位聚合物1作為層間間隔物，以提高1的電導(dǎo)率和循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)防止MXene的重新堆積。預(yù)期生產(chǎn)的復(fù)合電極1@Ti3C2Tx顯示出極好的比電容（1480.1 F g?5 A g時(shí)為1?1） 和高速率性能（容量保持率為71.5%，從5到20 a g?1). 因此，使用1@Ti3C2Tx作為負(fù)極，celtuce將衍生碳紙作為正極，顯示出32.2 Wh kg的超高能量密度?1，功率密度2397.5 W kg?分別為1。此外，點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管幾分鐘的能力驗(yàn)證了其實(shí)際應(yīng)用的可行性。

Figure 1. Structure of compound 1: a) basic crystallographic subunits I and II. b) Hydrogen-bonding interactions between chains. c) Layer architecture. d) 3D supramolecular architecture. H atoms are omitted for clarity

Fig. 4?

6.?Chemical Engineering Journal?(?IF?13.273?)?:基于濕紡 MXene/PAN 纖維衍生的多通道多孔 MXene/CF 負(fù)極和 NiCo2S4 電沉積 MXene/CF 正極的纖維狀不對(duì)稱超級(jí)電容器

纖維狀超級(jí)電容器（FSSC）是下一代柔性和可穿戴微型電子設(shè)備的潛在電源。然而，由于有限的設(shè)計(jì)和纖維狀電極生產(chǎn)的限制，F(xiàn)SSC的低能量密度阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。本文報(bào)道了濕紡MXene（Ti3C2Tx）/聚丙烯腈纖維的合理設(shè)計(jì)，其衍生的多通道多孔MXene/碳纖維（W-MX/CF）作為負(fù)極（負(fù)極），以及電沉積的超薄NiCo2S4 W-MX/CF(NiCo2S4@W-MX/CF）作為正極（正極），用于制造不對(duì)稱FSSC。它顯示了由80 wt.%MXene負(fù)載CF（W-MX/CF-4）制成的負(fù)極（CA=2160 mF cm-2）和正極（CA=1421 mF cm-2）具有優(yōu)化的多通道多孔特性和在W-MX/CF-4上生長的法拉第NiCo2S4納米片陣列的高面積電容。用NiCo2S4組裝了固態(tài)纖維形狀的不對(duì)稱超級(jí)電容器-13@W-以PVA/KOH為固體電解質(zhì)，MX-4和W-MX/CF-4分別作為正極和負(fù)極。在301.51 mW cm-3的功率密度下，該器件表現(xiàn)出40.70 mWh cm-3的顯著能量密度，證明了FSSC的高效性。本研究顯示了一種通過利用MXene和PAN衍生碳纖維之間的協(xié)同效應(yīng)來提高FSSCs性能的新方法，該碳纖維是通過采用溶劑/非溶劑交換工藝的簡易濕法紡絲方法制備的。

Scheme 1.

Figure 1.

7.?Chemical Engineering Journal?(?IF?13.273?):?基于表面改性 Ti3C2Tx MXene 的雙控藥物釋放系統(tǒng)工程協(xié)同多種癌癥治療

易于表面改性的 MXenes 因其高載藥能力、多種藥物釋放模式和良好的生物相容性而被廣泛研究為用于藥物遞送的納米平臺(tái)。在此，我們報(bào)告了 MXene@Au-PEG 藥物遞送平臺(tái)的合成，該平臺(tái)用于高負(fù)載的化學(xué)治療性阿霉素 (DOX)，該平臺(tái)具有近紅外 (NIR) 激光觸發(fā)和 pH 響應(yīng)藥物釋放模式。由于通過 Au 納米粒子 (Au NPs) 與 MXene 連接的硫醇聚乙二醇醛鏈 (SH-PEG-CHO) 進(jìn)行表面修飾，MXene@Au-PEG-DOX 系統(tǒng)在體內(nèi)顯示出良好的光熱穩(wěn)定性、生物安全性和組織相容性和體外測(cè)試。此外，基于 Au 顆粒和 MXene 的良好光熱轉(zhuǎn)換能力，該系統(tǒng)在腫瘤治療中表現(xiàn)出協(xié)同光熱消融和化學(xué)療法。MXene@Au-PEG 給藥平臺(tái)的被動(dòng)靶向釋放特性也增強(qiáng)了 DOX 在腫瘤部位的細(xì)胞攝取，從而提高了藥物的效率。因此，所報(bào)道的具有高載藥能力、多種藥物釋放模式和協(xié)同治療的表面改性 MXene 基藥物遞送平臺(tái)的制備策略，為基于 MXene 的納米材料在癌癥治療中的潛在應(yīng)用提供了有希望的證明。

Fig. 1. Schematic illustration of the synthesis process and function of MXene in cancer therapy.

Fig. 6. In vivo?synergistic?therapeutic effect of MXene@Au-PEG-DOX nanocomposites.

8.?Nano Letters?(?IF?11.189?):?二維 MOene：從超導(dǎo)體到直接半導(dǎo)體和外爾費(fèi)米子

具有直接帶隙的半導(dǎo)體 MXene 數(shù)量極少；因此，非常希望將 MXene 系列擴(kuò)展到碳化物和氮化物之外，以擴(kuò)展所需的化學(xué)和物理特性。在這里，我們理論上報(bào)告了單層 (SL) 二氧化鈦 2H-Ti?2?O MOene（類似 MXene 的 2D 過渡氧化物）的存在，顯示出伊辛超導(dǎo)特性。此外，SL 鹵代 2H- 和 1T-Ti?2?O 單分子層顯示出可調(diào)諧的半導(dǎo)體特性和強(qiáng)大的光捕獲能力。此外，外部應(yīng)變可以通過2H-Ti?2?OF?2和Ti?2?OCl?2單分子層中的量子相變誘導(dǎo)Weyl費(fèi)米子。具體來說，2H- 和 1T-Ti2?OF?2是帶隙分別為 0.82 和 1.18 eV 的直接半導(dǎo)體。此外，SL 2H- 和1T-Ti?2?OF?2的載流子壽命分別被評(píng)估為0.39和2.8 ns。這項(xiàng)研究擴(kuò)展了豐富的二維 MXene 類 MOene 材料家族中的新興現(xiàn)象，為下一代光電和光伏領(lǐng)域提供了一個(gè)新平臺(tái)。

Figure 1. Top (upper panel) and side (lower panel) views

Fig. 4.?Imaginary part of the macroscopic polarizability

9.?Journal of Hazardous Materials?(?IF?10.588?):1D/2D/2D CuCo2S4/CuS/Ti3C2 MXene 的三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)：毒死蜱的增強(qiáng)電流傳感

多組分異質(zhì) Ti?3?C?2過渡金屬碳化物 (MXene) 基材料由于其有趣的協(xié)同相互作用和催化性能而受到廣泛的研究關(guān)注。然而，由于復(fù)雜的合成過程，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形態(tài)可控合成作為 Ti?3?C?2?MXene 的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。在這項(xiàng)工作中，一種三元異質(zhì)納米材料CuCo?2?S?4?/CuS/Ti?3?C?2具有納米棒/納米板/納米片混合結(jié)構(gòu)的 MXene 是通過一步低溫溶劑熱法構(gòu)建的。精心設(shè)計(jì)的三元一維 (1D)/二維 (2D)/2D CuCo?2?S?4?/CuS/Ti?3?C?2?MXene 異質(zhì)材料在電化學(xué)乙酰膽堿酯酶 (AChE) 生物傳感器的底物催化反應(yīng)中表現(xiàn)出協(xié)同改進(jìn)。Nafion/AChE/CuCo?2?S?4?/CuS/Ti?3?C?2?MXene/GCE 生物傳感器的 Michaelis-Menten 常數(shù)為 228 μM 比以前文獻(xiàn)報(bào)道的要小，表明制造的酶生物傳感器對(duì)乙酰硫代膽堿氯化物具有更高的親和力。該生物傳感器與毒死蜱濃度呈良好的線性關(guān)系，范圍從2.852×10?-12??M到2.852×10?-6??M。多組分1D/2D/2D CuCo?2?S?4?/CuS/Ti?3?C?2?MXene異質(zhì)材料可以發(fā)光在更多的電化學(xué)應(yīng)用中。

Scheme 1.

10.?Applied Materials Today?(?IF?10.041?)?:用于鎂基氫化物的 MXenes：綜述

在過去的幾十年里，由于環(huán)境污染的加劇和不可再生能源的枯竭，氫燃料被認(rèn)為是可再生能源的主要替代來源。因此，需要高效地生產(chǎn)和儲(chǔ)存氫氣，因此有必要開發(fā)幾種儲(chǔ)氫技術(shù)和材料，以實(shí)現(xiàn)設(shè)想的氫經(jīng)濟(jì)。由于鎂氫化物（MgH2）的重量和體積氫容量分別高達(dá)約7.6 wt%和111 g/L，固態(tài)儲(chǔ)氫顯示出巨大的潛力。然而，MgH2作為商業(yè)氫燃料廣泛應(yīng)用的瓶頸是，由于熱力學(xué)穩(wěn)定性（約76 kJ/mol-H2），輸送溫度要求約為300-400°C，以及氫脫/吸收動(dòng)力學(xué)緩慢。納米結(jié)構(gòu)和催化被認(rèn)為是最有前景的MgH2改性策略。用納米材料摻雜MgH2可以降低輸送溫度，使其更接近商業(yè)應(yīng)用。最近，MXenes（一組由過渡金屬碳化物/氮化物/碳氮化物層組成的二維納米材料）顯示出儲(chǔ)氫和增強(qiáng)輕質(zhì)金屬氫化物尤其是MgH2析氫反應(yīng)的雙重作用。因此，這篇綜述文章對(duì)MXenes及其作為潛在儲(chǔ)氫材料和增強(qiáng)MgH2氫反應(yīng)的功能添加劑的最新應(yīng)用提供了明確的見解，并對(duì)其前景進(jìn)行了展望。

Fig. 1. The different methods of storing hydrogen.

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