综述：二维MXenes在重金属离子传感器设计中的应用

这篇综述系统探讨了MXenes（Mn+1XnTx）在重金属离子传感领域的独特优势，包括可调表面功能化、高导电性和机械强度。重点分析了其对铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等离子的检测机制，并展望了其在环境监测中的应用潜力，为开发高效传感器提供了新材料策略。

　　

Abstract
重金属污染是工业化带来的全球性挑战，MXenes因其独特的二维结构（如Ti₃C₂T_x）成为传感领域的新星。通过蚀刻MAX相（M_n+1AX_n）获得的这类材料，兼具陶瓷的机械强度和金属的导电性，其表面终止基团（-F、=O、-OH）可通过静电作用或配位键高效捕获重金属离子。

Introduction
铅、镉等重金属通过工业废水进入食物链，引发癌症和神经损伤。传统检测方法成本高且耗时，而MXenes的液相可加工性和高比表面积（可达300 m²/g）使其能构建便携式传感器。例如，Ti₃C₂T_x修饰的电极对Pb²⁺的检测限低至0.1 nM，远优于石墨烯基材料。

Physico-chemical properties of MXenes
导电性随过渡金属（M）变化：Ti系呈金属性，Mo系为半导体。表面-OH基团通过氢键吸附Hg²⁺，而=O基团可与Cu²⁺形成稳定螯合物。这种“化学剪刀”效应使MXenes能定制化识别特定离子。

Silver ion sensing
Ag⁺检测中，Nb₄C₃T_x因d轨道电子空穴对银离子展现特异性响应，线性范围达5个数量级。团队开发的纸基传感器可在10分钟内完成水体检测，灵敏度比传统方法提升20倍。

Conclusions
当前挑战在于MAX相合成成本高（约$500/g），且Ti系MXenes占主导（>80%研究）。未来方向包括开发无氟蚀刻工艺（如熔盐法）和拓展Nb/V系MXenes在多路检测中的应用。

CRediT authorship contribution statement
立陶宛研究委员会（LMTLT）资助项目证实了该研究的可行性，团队通过跨学科合作解决了材料纯度与传感稳定性的关键矛盾。