综述：MXene基复合材料作为新兴吸附剂在环境污染物去除中的应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了二维（2D）材料MXene（过渡金属碳/氮化物）及其复合材料在污染物吸附领域的研究进展，重点解析了其独特层状结构、丰富表面官能团（如-OH、-F）特性，以及通过静电作用、离子交换等机制高效去除重金属（Li+、Mg2+）、放射性核素和有机污染物的性能，为开发低成本、可循环的环境修复材料提供理论支撑。

　　

MXene基复合材料：环境污染物吸附的新星

Abstract
水污染物对人类健康和水生生态系统构成重大威胁，其去除技术中吸附法因高效可靠备受关注。MXene作为新型二维（2D）无机材料（过渡金属碳化物/氮化物），凭借原子级薄层结构、大比表面积和丰富官能团，展现出卓越的污染物去除潜力。

Introduction
水体污染物（重金属、放射性核素等）通过食物链生物放大效应累积，传统处理技术存在高能耗、二次污染等问题。MXene因其独特的2D结构、导电性和表面可修饰性（如-OH、-F基团），成为吸附领域的研究热点。例如，Kahila团队通过表面改性提升了MXene的机械与电学性能，而其对Li⁺、NH₄⁺等离子的插层吸附特性进一步拓展了应用场景。

Synthesis methods of MXene
MXene主要通过蚀刻法（HF溶液或原位生成HF）、路易斯酸熔盐法和化学气相沉积法制备。蚀刻法通过剥离MAX相中的A层（如铝层）获得单层或多层MXene，工艺简单但需控制层数以优化吸附性能。

Composite of MXene and CNTs
MXene/碳纳米管（CNTs）复合材料中，CNTs作为间隔物可防止MXene片层堆叠（图3a）。通过超声分散和真空抽滤制备的杂化材料，比表面积提升至145.8 m²/g，对Cr(VI)吸附容量达250 mg/g，归因于MXene的负电表面与Cr(VI)的静电吸引。

Removal of metal cations
MXene对重金属（如Pb²⁺、Cu²⁺）的吸附受溶液pH和层间距调控。Ti₃C₂Tx在pH=5时对Pb²⁺吸附量达1320 mg/g，机理涉及离子交换（K⁺/Pb²⁺）和表面络合。

Adsorption mechanisms
MXene的吸附机制主要包括：

1. 静电作用：带负电的MXene表面吸引阳离子污染物；
2. 离子交换：层间K⁺与污染物离子交换；
3. 表面络合：-OH/-O基团与金属离子形成配位键。

Regeneration and recycling
MXene吸附剂可通过酸洗（0.1 M HCl）再生，循环5次后对U(VI)的去除率仍保持85%，但需注意多次循环可能导致官能团损失。

Summary and outlook
当前挑战包括：MXene在真实水体中的性能优化、生物相容性评价及新型材料开发。未来方向应聚焦绿色合成、多功能复合材料设计及规模化应用，推动环境修复技术的可持续发展。