甄蒙蒙 孟欣妍 沈伯雄

摘要 二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物 （MXene）具有高电子传导率、可调的带隙结构、较大的比表面积，被广泛用于光催化领域。本文综述了MXene基光催化复合材料在能源与环境方面的研究进展，着重介绍了MXene基复合材料在光催化产氢、还原CO2、降解污染物这3个方面新的合成策略、形态、结构和机理。并阐述了MXene基复合材料的合成策略、组分、形态、结构与其光催化性能之间的构效关系。最后，对提升该类复合材料在光催化领域中的应用需要进一步开展的研究提出了思考并进行了展望。

关 键 词 MXene；光催化活性；复合材料；构效关系；合成策略

中图分类号 TB383     文献标志码 A

文章编号：1007-2373（2023）03-0044-17

DOI：10.14081/j.cnki.hgdxb.2023.03.005

Application research of MXene based materials in the field of photocatalysis

ZHEN Mengmeng， MENG Xinyan， SHEN Boxiong

（School of Energy and Environmental Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China）

Abstract Two-dimensional transition metal carbide and nitride， or carbonitrides （MXene） has high electron conductivity， adjustable band gap structure and large specific surface area. It is widely used in the field of photocatalysis. We review the research progress of MXene based photocatalytic composites in energy and environment. We highlight the new synthesis strategies， morphology， structure and mechanism of MXene based composites in photocatalytic hydrogen production， reduction of carbon dioxide， and degradation of pollutants. And we illustrate the structure-activity relationship between the synthesis strategy， component， morphology and structure of MXene based composite and photocatalytic properties. Finally， we put forward the further research so as to improve the application of MXene based composites in the field of photocatalysis.

Key words MXene; photocatalytic activity; composites; structure-activity relationship; synthesis strategy

0 引言

“雙碳”目标下，扩大可再生能源的比重是一种有效的措施，在众多可再生能源中，太阳能以清洁、可再生、储量高的优点被广泛使用。为了实现“双碳”目标，可以利用太阳能产生新的能源或者减少CO2的排放，例如：通过光催化产氢，或者还原CO2为高赋值燃料以缓解能源危机并减少CO2排放。在众多的光催化材料中，MXene材料被认为是一种优异的光催化材料，并在光催化领域得到了广泛的研究。

MXene 在2011年被首次制备出来，由Mn+1Xn叠片组成，M是早期过渡金属（如Ti、Mo、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Ta、Sc、Mn等），X是碳或氮通过范德瓦尔斯力相互作用或氢键结合在一起。MXene片的表面通常以OH、O和F基团终止。因此，生成了通式Mn+1XnTx的形式，其中Tx表示表面终止基团，下标x表示每个公式单元的表面基团数量[1]。MXene具有较高的化学稳定性和热稳定性、理想的电子结构、低成本、无毒且含量丰富、显著有效的载流子迁移和分离的特性，并且可以通过调节表面官能团改变带隙、改变本身的属性。……