MXene纳米片通过选择性刻蚀MAX相（如Ti₃AlC₂）中的A层原子制备而成，其化学通式为M n+1X nT x，其中T x为表面官能团（如-O、-OH、-F等）。MXene的层状结构、高导电性和表面化学可调性使其成为研究热点。然而，MXene纳米片在实际应用中仍面临层间距过小、易氧化、表面活性位点不足等挑战。因此，通过结构调控与表面基团修饰优化其性能成为关键研究方向。

MXene纳米片的结构调控

1. 层间距调控

层间距是影响MXene纳米片离子传输和电化学性能的关键参数。通过以下方法可实现层间距调控：

冷冻干燥法：利用水结冰膨胀现象，通过反复冻融制备微褶皱MXene片，增大层间距。

自然沉降法：通过自然沉降制备柔性自支撑MXene膜电极，其层间结构更疏松，层间距更大，有利于电解质离子存储和传输。

引入层间插层剂：如有机小分子（脂肪二胺、芳香二胺）、碳材料（介孔碳框架）或聚合物（聚苯胺纳米纤维）等，可调控层间距并提升电化学活性面积。

2. 垂直阵列构建

通过冰模板辅助刮刀涂覆等方法制备垂直排列的MXene纳米片阵列，可提升锂金属成核与生长的均匀性，降低弯曲程度，实现快速锂传输。垂直结构MXene电极在锂离子电池中表现出高容量和良好循环稳定性。

MXene纳米片的表面基团修饰

1. 官能团调控

MXene表面的-O、-OH、-F等官能团对其电子结构、吸附能力和催化活性有影响。通过以下方法可实现官能团调控：

化学修饰：MXene纳米片表面常见的端基包括-OH、-O、-F等。这些端基的种类和数量对MXene的性能有重要影响。利用正丁基锂等强亲核试剂将-F和-OH基团转化为-O基团，提升赝电容性能。

电化学处理：在酸性电解质中将=O官能团转化为-OH官能团，调控MXene的光学响应。

有机基团接枝：如磺酸重氮盐接枝插层在Ti₃C₂ MXene表面原位修饰苯磺酸官能团，提高分散性和电容性能。

2. 元素掺杂

通过选择性刻蚀掺杂B原子的MAX相前驱体，可获得“硼-空位”共掺杂MXenes纳米片，实现对二维限域层表面结构和层间距的精细调控，同时提升离子的赝电容反应活性和电子转移能力。此外，表面金属原子（如Fe、Co、Ni）或非金属原子（如N、S、P）的掺杂也可改变MXene的电子结构和催化活性。

3.化学修饰方法

共价修饰：通过共价键将特定的官能团引入MXene纳米片表面。例如，通过共价取代，可以制备具有-O、-S、-Se、-Te、-NH等端基的MXene。

接枝修饰：通过化学接枝法在MXene表面引入特定的配体。例如，通过化学接枝法可以将有机胺分子共价修饰到卤代端基MXene表面。

无机配体调控：通过在MXene表面引入无机配体，可以调控其表面化学性质。例如，通过无机配体调控可以制备具有特定性能的MXene。

结构调控与表面基团修饰的协同效应

结构调控与表面基团修饰的协同作用可进一步提升MXene纳米片的性能。例如，通过化学插层法扩大层间距的同时引入特定官能团，可增强MXene的离子传输能力和电化学活性。垂直排列的MXene纳米片阵列结合表面官能团调控，可实现锂金属成核与生长的均匀控制，提升电池性能。