MXene，二维材料家族的“全能选手”——兼具金属导电性、可调表面化学和超高比表面积，在储能、电磁屏蔽、传感、催化等领域潜力巨大。然而自2011年被发现以来，它的规模化应用始终被一个“死穴”卡住：传统氢氟酸（HF）刻蚀法需使用剧毒且强腐蚀性的HF，反应时间长达24小时；熔盐刻蚀虽在少数案例中可缩短至数分钟，但多数体系仍需5小时至7天的高温处理，能耗极高。

美国莱斯大学James M. Tour教授、韩亦沫教授、赵玉峰教授团队（第一作者徐世琛）开发了一种闪速焦耳热序贯氯化-氟化（FJH-ClF） 策略，在总计仅30秒的纯加热时间内，成功从九种不同MAX相前驱体中合成出高质量、层状结构的Cl封端MXene。

成果于2026年8月10日发表于《自然-合成》。

与传统HF刻蚀和熔盐刻蚀相比，新方法能耗分别降低94%和92%，成本分别降低80%和74%，基本摒弃了危险试剂的使用，为MXene的绿色、规模化生产开辟了新路径。

30秒“闪”掉MAX相中的A层

传统MXene合成的核心难题在于选择性刻蚀掉MAX相（如Ti₃AlC₂）中的“A层”原子（如Al），同时保留MX层。FJH-ClF策略的精妙之处在于设计了一个序贯反应流程：

1. 氯化（FJH-Cl，1560°C，10秒）：通入Cl₂，闪速焦耳热将MAX相瞬间加热至1560°C。高温下Cl₂与Al反应生成AlCl₃——这种氯化物的沸点仅约180°C，在反应温度下迅速挥发并沉积在管壁，完成“剥离”。
2. 氟化（FJH-F，1750°C，20秒）：通入CF₄，将温度升至1750°C。CF₄分解产生的F自由基对残余Al进行二次刻蚀，同时原位生成Cl封端的MXene表面。

整个过程纯加热时间仅30秒。COMSOL仿真证实反应区域温度均匀分布，是实现均匀刻蚀的关键前提。

Figure 1（FJH-ClF合成策略示意图）

普适性与性能：九种MAX相，30秒搞定

该方法成功应用于九种不同MAX相前驱体（含Ti、V、Nb、Mo等过渡金属），均可快速转化为高质量层状MXene。以Ti₃C₂Cl₂为代表，其在锂离子电池中表现出媲美甚至优于传统HF刻蚀法的电化学性能——容量和循环稳定性均达到同类材料先进水平。

经济与环境效益：能耗降九成，成本砍八成

与传统方法相比，FJH-ClF策略带来显著的“降本增效”：

更重要的是，该方法基本摒弃了剧毒HF的使用，废液废气处理难题大幅简化，为MXene的绿色、安全、规模化生产开辟了新路径。

论文信息：Flash Joule heating for rapid MXenes synthesis，Nature Synthesis，2026，

DOI: 10.1038/s44160-026-01132-2

总结：

Cl₂氯化（10s/1560°C）+CF₄氟化（20s/1750°C）序贯闪速焦耳热→九种MAX相→高质量Cl-MXene→能耗降94%、成本降80%→为MXene绿色规模化生产开辟新路。