综述：铌碳化物（Nb2C）MXenes的研究进展：合成、性质及电化学与光学生物传感应用

这篇综述系统梳理了Nb2C-MXene的独特性质（如近红外二区NIR-II生物窗口高光热转换效率、零带隙特性）及其在电化学/光学生物传感、光催化产氢（H2）、锂离子电池（LIBs）等领域的应用潜力，重点探讨了选择性HF蚀刻、熔融盐剥离等合成策略，填补了非钛基MXenes在生物医学应用的综述空白。

　　

历史与结构特性

Nb₂C-MXene作为MXene家族的重要成员，自2013年通过Nb₂AlC MAX相经氢氟酸（HF）蚀刻首次合成后，其有序碳空位晶体结构（B1型）和金属-碳亚晶格排列便引发关注。理论计算证实其具备近乎零带隙的导电特性和高达200 mAh g^?1的理论锂存储容量，成为超越石墨烯（GO）和Ti₃C₂-MXene的候选材料。

多维度性质优势

在“MXetronics”（全MXene光电子学）框架下，Nb₂C展现出可调等离子体共振（覆盖可见光至近红外）、优异机械柔韧性和本征亲水性。其NIR-II窗口（1000-1350 nm）的光热转换效率尤为突出，在肿瘤细胞（如U87胶质瘤）中实现92.37%的抑制率，且载药量达32.57%。相较于Ti基MXenes，其更低费米能级赋予其更优的共催化性能，如TiO₂/Nb₂C光催化产氢效率（0.39%）显著高于Ti₃C₂T_x复合体系（0.27%）。

合成方法学进展

主流合成路径包括：

1. 1.

   HF蚀刻法：50% HF处理Nb₂AlC MAX相，但存在毒性风险；

2. 2.

   无氟熔融盐法：采用ZnCl₂/KCl混合熔盐选择性剥离Al层，提升产物安全性；

3. 3.

   液相剥离：通过插层剂（如TBAOH）获得单层或少层纳米片，适用于大规模生产。

生物传感应用突破

在电化学传感领域，Nb₂C修饰电极对葡萄糖、H₂O₂等分子展现nM级检测限；其与金纳米颗粒复合的场效应晶体管（FET）可实现前列腺特异性抗原（PSA）的超灵敏检测。光学传感方面，表面增强拉曼散射（SERS）基底利用等离子体效应将信号放大10⁶倍。此外，基于NIR-II光声成像的肿瘤诊疗一体化平台已在小鼠模型中验证其穿透深度（>5 mm）和实时监测能力。

挑战与展望

当前瓶颈在于规模化制备的均一性控制及长期生物相容性评估。未来方向包括：开发原位表面修饰策略以增强稳定性；探索MXene-金属有机框架（MOF）杂化材料在渗透能采集（OEH）中的应用；建立标准化毒性评价体系以推动临床转化。