表面减化提升 MXene 自由电子浓度以增强光热性能
材料科学
2025-07-09 v1 应用物理
摘要
MXene 的光热性能源于其高自由电子浓度，这驱动了局部表面等离子体共振（LSPR）。然而，其固有的电子浓度受限于 d 轨道占据不足，而电负表面终止形式主动通过轨道选择性抽取电子。本文报道了一种通过熔盐中钠 (Na)-介导的表面还原策略，将 Ti3C2Clx 转化为可电子调谐的 Ti3C2。具体而言，Na 原子去除 -Cl 终止形式，消除电子抽取，同时通过还原反应将电子注入 MXene 晶格。这种双重效应饱和了 Ti 3d 轨道空位，同时减少表面配位位点，实现载流子浓度提升至 4.92 倍、迁移率提升至 2.63 倍、电导率提升至 12.96 倍。因此，经优化的还原后 MXene 实现了在 808 nm 激光照射下达到 92.36% 的纪录光热转换效率。作为概念验证，一种含极低 MXene 含量的光热抗菌伤口贴片展示了 91.39% 的细菌杀灭率。这一工作不仅展示了调控 MXene 光热性能的有效方法，也为需要高电子浓度的应用（如能源存储、传感器和电磁干扰屏蔽）提供了灵感。
引用
@article{arxiv.2507.05741,
title = {Surface Reduction Boosts Free Electron Concentration in MXene for Enhanced Photothermal Performance},
author = {Haoming Ding and Xiao Tong and Yong Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05741},
year = {2025}
}