表面处理让MXene材料“自由电子”更多，光热转换效率更高

MXene是一类新兴的二维过渡金属碳氮化物，因其优异的导电性、柔韧性和近红外光热转换能力，在生物医学领域备受关注。其光热性能主要源于局域表面等离子体共振（LSPR），而这一现象高度依赖材料内部的自由电子浓度。但天然MXene的电子浓度受限于过渡金属d轨道未填满及表面含氧/氟/氯等电负性基团对电子的吸引作用，导致光热转换效率偏低。本文提出一种创新的钠（Na）介导熔盐表面还原策略：在惰性气氛下，将氯终止的Ti3C2 MXene（Ti3C2Clx）与金属钠在LiCl-KCl熔盐中反应。该方法实现双重电子调控——一方面通过去除强电负性的-Cl基团并优化表面配位环境，减弱电子束缚与散射；另一方面，钠原子直接向Ti的3d轨道注入电子，显著提升自由电子密度。实验表明，经550°C、Na与MXene摩尔比1:8处理后，材料的自由电子浓度、载流子迁移率和电导率分别提升至原始MXene的4.92倍、2.63倍和12.96倍。相应地，其在808纳米激光照射下的光热转换效率高达91.66%，是目前已知MXene材料在该波长下的最高纪录。进一步应用验证显示：仅含微量该还原MXene（2.8微克/平方厘米）的智能伤口敷料，在近红外光照1分钟内即可升温至约60°C，并在10次开关循环中保持稳定；对金黄色葡萄球菌的杀菌率达91.39%，且无明显细胞毒性，展现出优异的生物相容性与临床转化潜力。研究还通过X射线衍射、电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱、紫外光电子能谱及理论计算等系统表征，阐明了表面基团去除与电子注入的协同机制——即先消除表面电子陷阱，再填充Ti-3d局域态，最终驱动电子离域化，从而全面提升导电与光热性能。该策略不依赖特定元素或表面基团，具有普适性，可推广至Ti2CTx、Nb2CTx等多种MXene体系，不仅为高性能光热材料提供了新路径，也为需要高电子浓度与可控表面化学的能源、催化及生物医学应用开辟了新方向。