液相激光烧蚀作为一种通用的绿色物理刻蚀方法，可用于制备具有任意表面功能化的MXene纳米点。该方法对整体水分解光催化性能具有重要的应用前景

《International Journal of Hydrogen Energy》：Liquid phase laser ablation as a general green physical etching method to prepare MXene dots with arbitrary surface functionalization. Implications in overall water splitting photocatalysis

激光蚀刻制备的Ti3C2 MXene纳米颗粒通过溶剂选择实现表面官能团定制，并控制纳米尺寸。光催化水裂解实验表明，表面官能团（如-OCH2CH3、-CO2H3、-OH）显著影响活性，其中-TBAOH修饰的样品活性最高（5 mmol/g·24h）。然而重复使用后颗粒结晶度下降，形成无定形TiO2，导致活性降低。引入甲醇淬灭空穴可有效抑制降解，并使Ti3C2(CF3CH2OH)在四次重复使用后活性反增，归因于表面官能团的优化。该方法实现了绿色无氟的MXene合成与性能调控。

　　近年来，MXene材料因其独特的物理化学性质而受到广泛关注。MXene是一类二维过渡金属碳化物或氮化物，具有优异的导电性、光催化活性以及可调的表面化学性质。然而，MXene的制备通常依赖于使用氢氟酸（HF）或氟化盐等化学试剂进行刻蚀，这不仅增加了制备过程的环境负担，还带来了一定的安全风险。因此，开发一种绿色、无氟的物理刻蚀方法，能够同时实现对MXene表面终端基团的可控安装，以及纳米级尺寸的精确调控，成为该领域的重要研究方向。

本研究提出了一种创新的液相激光刻蚀方法，该方法能够有效去除MAX相材料中的铝元素，形成具有显著光催化活性的零维MXene点。该方法使用脉冲Nd-YAG激光器（波长532 nm，脉冲宽度7 ns，脉冲能量30 mJ，频率10 Hz）在液相环境中进行激光刻蚀，能够在不引入有害化学试剂的情况下完成刻蚀过程。此外，该方法还能够在刻蚀过程中引入不同的有机基团，这些基团来源于刻蚀过程中所使用的溶剂。这种方法为MXene的绿色合成提供了一种全新的途径，同时也实现了对表面终端基团的灵活调控，从而有望提升其在光催化等领域的性能。

在液相激光刻蚀过程中，MXene点的横向尺寸受到溶剂粘度的显著影响。例如，使用低粘度溶剂如甲醇，可以得到较小的横向尺寸（约14 nm），而使用高粘度溶剂如正丁醇，则可以得到较大的MXene点（约52 nm）。这一现象可以通过机械和热效应来解释，因为粘度高的溶剂在激光作用下会产生更大的机械应力，从而影响MXene点的尺寸分布。同时，溶剂的热传导性、比热容和沸点等物理性质也会影响刻蚀过程中的热效应，进一步调控MXene点的形成过程。因此，通过合理选择溶剂，可以在一定程度上控制MXene点的尺寸和厚度，从而影响其光电性能。

为了验证表面终端基团的安装情况，研究者使用了X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段进行分析。结果显示，MXene点表面确实安装了来源于溶剂的有机基团，例如在使用正丁醇作为溶剂时，观察到了Ti–O和–CH?–等基团的特征峰。而在使用三氟乙醇时，检测到了F元素的存在，表明在刻蚀过程中产生了氟化物。这些表面基团不仅影响MXene点的化学性质，还对其光催化性能产生关键作用。通过XPS分析，研究者发现，随着MXene点的重复使用，其表面氟含量逐渐减少，而氧含量则显著增加，这可能意味着在光催化过程中发生了表面基团的优化或替换，从而提升了光催化活性。

在光催化整体水分解方面，研究者发现MXene点能够有效地促进水的光解，生成氢气和氧气。然而，随着重复使用，MXene点的光催化活性逐渐下降，最终转变为非晶态的二氧化钛（TiO?）。这一现象被认为是由光生空穴引发的自氧化反应所导致的。为了验证这一假设，研究者在光催化过程中引入了甲醇作为电子供体，结果表明，当甲醇存在时，MXene点的光催化活性并未下降，反而在重复使用过程中有所提升。这一现象进一步支持了表面基团在光催化过程中可能经历优化或调整，从而提升了其性能。

研究还发现，MXene点的光催化活性与其表面基团的种类密切相关。例如，使用三氟乙醇作为溶剂制备的MXene点在重复使用过程中表现出较高的光催化活性，这可能与其表面基团的优化有关。通过XPS分析，研究者发现这些MXene点在重复使用后，氟含量显著降低，而氧含量则大幅增加，这表明在光催化过程中，表面基团发生了变化，形成了更有利于光催化反应的结构。此外，研究还指出，通过合理选择溶剂和刻蚀条件，可以实现对MXene点表面基团的精确控制，从而优化其光催化性能。

本研究的实验方法主要包括液相激光刻蚀、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、XPS和FT-IR等技术。通过这些手段，研究者不仅能够确认MXene点的形成过程，还能对其表面基团和尺寸进行精确表征。此外，光催化实验表明，MXene点在水的光解过程中能够有效产生氢气和氧气，但其稳定性受到光生空穴的影响，需要通过引入电子供体来维持其活性。

综上所述，本研究展示了一种绿色、无氟的物理刻蚀方法，能够在不使用化学试剂的情况下，实现对MXene点的制备和表面基团的调控。该方法不仅能够形成具有显著光催化活性的纳米级MXene点，还能通过溶剂的选择和刻蚀条件的调整，实现对MXene点尺寸和表面基团的灵活控制。研究还揭示了MXene点在光催化过程中的稳定性问题，并提出了通过引入电子供体来提高其重复使用性能的策略。这一成果为MXene材料的绿色合成和光催化应用提供了新的思路和方法。