材研“1-0” | 党阿磊研究员和李铁虎教授团队Nano Letters：调控MXenes材料氧化行为

发布时间：2026-07-20来源：材料微生活

Xin Liu, Yiting Sun, Lijie Wang, Jiahe Chen, Amir Zada, Seah Hong Guan Isaac, Tiehu Li, Alei Dang*. Misfortune begets Fortune? Tailoring Facets in MXene Oxidation Process for Sensitive and Recyclable SERS Platform. Nano Letters 2026.

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c03277

研究背景

高性能衬底材料的开发是表面增强拉曼光谱（SERS）技术进步的基石。2011年发现的二维过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）为SERS技术注入了新的活力，这主要得益于其可调的表面/光电特性、良好的生物相容性和灵活的自组装特性。然而，MXenes制备过程中不可避免地引入缺陷和表面封端基团，使其易发生氧化降解，从而严重影响使用寿命。目前，已经提出了一些好的策略来解决MXenes作为SERS基底的关键挑战和问题。例如，固溶体掺杂策略、表面基团优化、成分调节、晶体学工程或热处理等方法已被用于增强其SERS活性（增加DOS或电荷转移路径）和改善MXenes的稳定性（减少晶体缺陷或封端基团覆盖）。尽管这些措施取得了一些好的改善结果，但如何实现MXenes从结构到性能的多维调控，特别是同时提高SERS活性和稳定性，仍然是MXenes SERS基底材料广泛应用的关键瓶颈。

针对这一挑战，西北工业大学材料学院党阿磊研究员和李铁虎教授团队提出了一种一石二鸟的晶体表面工程技术。通过定制Ti₃C₂ MXene氧化过程中TiO₂的暴露晶面，优化出了具有更窄禁带和更高态密度的Ti₃C₂-TiO₂杂化衬底。稳定的晶格和异质结构解决了材料的固有氧化敏感性（180天内没有信号下降），同时获得了更强的电荷转移共振效应（比纯Ti₃C₂高5.52×10⁴倍）。此外，Ti₃C₂与TiO₂之间形成的肖特基势垒促进了光生电子-空穴对的分离，使基底得以循环利用（80min时MeB的降解率为92.7%），该工作为晶体刻面工程调控衬底的SERS性能提供了指导。该论文近期以“Misfortune begets Fortune? Tailoring Facets in MXene Oxidation Process for Sensitive and Recyclable SERS Platform.”为题发表在Nano Letters上。

图文导读

图1.Ti₃C₂-TiO₂材料异质结构的表征与晶面优化

图2.Ti₃C₂-TiO₂异质结构的电子特性与电荷转移动力学分析

图3. Ti₃C₂-TiO₂复合SERS基底的性能研究

通讯作者简介

党阿磊

西北工业大学材料学院研究员，博士生导师，陕西省石墨烯新型碳材料及应用工程实验室副主任，获陕西省杰出青年基金。主要从事功能纳米材料及其复合材料的基础和应用研究。主持国家、省部级和其他项目20余项，包括军口国家级纵向项目，国家自然科学基金（3项），陕西省重点研发计划项目（3项）等。已在本领域重要期刊Nature、Advanced Materials、Nano Letters、Coordination Chemistry Reviews、ACS Sensors等发表SCI论文100余篇，ESI高被引10余篇，论文总引用次数5900+次，H-index为43；申请和授权发明专利23项。获2022年陕西省高等学校科学技术研究优秀成果二等奖1项（R3）和2021年陕西省科技工作者创新创业大赛二等奖1项（R3）；教育部高等学校教学指导委员会规划教材2部（参与）；获《石墨烯简史》科普图书优秀作者。参加国际国内重要学术会议40余次，邀请报告20余次；任国家和省市项目函评专家；Nanomanufacturing、Green Carbon、材料工程和航空材料学报等期刊编委和青年编委；任Nat. Commun.，Adv. Energy. Mater等多本国际杂志的通讯评审。