由美国芝加哥大学、伊利诺伊大学芝加哥分校及范德比尔特大学的科研人员组成的团队，开发出一种全新的MXene合成技术，有望大幅降低这类二维材料的生产成本。MXene是一类具有广泛应用潜力的材料，可用于能量存储、催化剂、电磁屏蔽等领域。

传统MXene的制备工艺复杂且成本高昂，通常涉及高温处理及使用危险化学品。芝加哥大学的德米特里·塔拉平教授表示：“MXene的制备过程非常复杂，需要多步操作，包括数天的高温处理，之后还要使用氢氟酸等危险化学品，并产生大量废料。”为克服这些障碍，研究团队提出了一种自下而上、逐个原子构建二维MXene的新方法。该方法受一篇发表于1986年的论文启发，采用化学气相沉积工艺，使用四氯乙烯等成本较低且相对稳定的前驱体材料。塔拉平指出，新方法合成的MXene成本“至少比传统方法低两个数量级”。

该合成技术的核心突破在于提升了产率与纯度。论文共同作者、范德比尔特大学的De-en Jiang教授表示：“这篇论文令人兴奋的地方在于，它采用了一种新的化学合成方法，使用一组新的有机前体，使我们能够更有效地获得这些二维材料。”此前，团队在2023年发表的方法产率较低，而本次研究实现了约90重量%的产率。论文第一作者王迪表示：“我们不仅发现了一种新的反应，而且开始了解合成背后的奥秘。”

这项合成方法的革新可能推动MXene从实验室研究迈向规模化应用。MXene材料因其导电层状结构及可调控的表面化学性质，在储能等领域受到广泛关注。与传统“蚀刻”制备方式不同，新方法能够更精准地构建材料。伊利诺伊大学芝加哥分校的罗伯特·克利教授形容道：“这就像试图从一块木头上雕刻一本书。我们的新方法能够以正确的方式——一页一页地——构建这本书。”研究成果已发表于《自然合成》期刊。

更多信息： 作者Di Wang 等人，标题《分子有机卤化物作为二维过渡金属碳化物 MXene 直接合成的通用前体》，发表于《自然合成》 (2025)。期刊信息： Science 、 Nature Synthesis