新型二维层状材料MXene 在光催化水处理应用中的研究进展

杨传玺，刘潇广，高 畅，王小宁，刘永林，董文平，刘 琳，孙好芬，刘长青，王炜亮

（1.青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266520；2.青岛佳明测控科技股份有限公司，山东青岛 266000）

环境问题是制约人类发展的主要因素，进入水体的多环芳烃、卤代烃或有机农药等有机污染物具有成分复杂、降解困难以及毒性大等特点，传统的水处理工艺（活性污泥法、生物氧化法等）对难降解有机废水处理效果欠佳〔1-3〕。因此，具有效率高、操作简单、反应条件温和等优点的光催化技术成为极具潜力的废水处理工艺〔4-5〕。

然而，传统金属氧化物光催化剂存在禁带宽度大、空穴-电子对复合率高等局限性，限制了光催化技术在水处理领域的应用〔6-7〕。针对光催化剂光能利用率低以及催化剂表面活性位点不足等问题，科学家提出了不同的提升光催化剂性能的方法，包括掺杂改性、半导体复合改性、半导体异质结和碳材料改性等〔8-10〕。

近年来，二维材料研究备受关注。二维材料由于其具有特有的厚度尺寸、比表面积大、导电能力优良、反应活性位点丰富等优点，在光催化剂改性上展现出很好的应用前景〔11-12〕。孙洋洋〔13〕采用溶胶凝胶法制备了TiO2/氧化石墨烯光催化剂，紫外灯照射2 h后活性艳红降解率达到95.23%，与未改性TiO2相比降解率高出85%。Xiaowei LI等〔14〕采用水热法制备了MoS2/BiOI 复合光催化剂，当MoS2质量分数为0.5%时，复合光催化剂对罗丹明B 的降解率为95.2%，与未改性BiOI 光催化剂相比，罗丹明B 降解率高出63.2%，同时自由基检测实验证明了光催化过程中的关键活性物质是空穴。复合材料具有更高的光催化活性，归因于二维材料对污染物具有良好的吸附性能，同样二维材料抑制了电子和空穴的复合〔15〕。

随着对二维材料研究的不断深入，开发更加高效、清洁、廉价的新型二维材料成为人们的一个重要研究方向。M. NAGUIB 等〔16〕使用HF 刻蚀Ti3AlC2中的铝原子层，首次制备出新型二维材料Ti3C2Tx，研究发现Ti3C2Tx的原子结构与石墨烯中碳原子的堆积方式相似，便将这种新型二维材料取名为MXene。M.W. BARSOUM 等〔17〕把化学通式为Mn+1AXn（n=1～3）的三元层状碳氮化合物统称为MAX 相，MAX 中“A”所代表的是第三、第四主族的元素，如Al、Ga 等，“X”为碳或氮元素，“M”则代表过渡金属元素，如Sc、Ti、V 等。在MAX 相结构中，Mn+1Xn单元层具有较强的共价键，而A 层与M 层原子由于电子云重叠较低，结合较弱，便可使Mn+1Xn分离出来制备MXene〔18〕。在光催化过程中，MXene 可以作为高效助催化剂与半导体材料结合形成肖特基结或者异质结，抑制光生电子和空穴复合，从而提高光催化效率〔19〕。

目前MXene 作为一种助催化剂已在光催化领域被广泛应用〔19〕。研究表明金属氧化物纳米材料通过与MXene 复合构建MXene/金属氧化物复合材料，利用两者的协同作用可以显著提高复合材料的光催化性能。MXene 因其独特的二维层状结构，金属氧化物纳米材料易于在其表面生长和均匀负载，使复合材料具有更大的比表面积，提供更多的表面活性位，有利于污染物在复合材料表面的吸附；同时MXene 因具有高的导电性可以显著提高金属氧化物光生电子的转移和电子-空穴对的分离。Hui WANG 等〔20〕制备了Ti3C2Tx/TiO2纳米颗粒复合材料并用于光催化分解水产氢，结果表明复合材料具有优异的光催化性能，Ti3C2Tx/TiO2纳米颗粒复合材料的最大产氢速率高达17.8 μmol/（h·g），与纯金红石型TiO2相比，光催化析氢反应速率提高了4 倍，其光催化性能的提高归因于复合材料具有大的比表面积（116 m2/g）、TiO2与Ti3C2Tx之间形成的肖特基势垒可使光生电子从TiO2转移到Ti3C2Tx。严康等〔21〕采用溶剂热法控制氧化剥离少层Ti3C2，进而制备了Ti3C2/TiO2纳米颗粒复合材料，当氧化温度为160 ℃时Ti3C2/TiO2纳米颗粒复合材料在3 h 内对罗丹明B的降解率可达93.1%，显著高于纯TiO2和少层Ti3C2，其光催化性能的提高归因于少层Ti3C2能够提供电子转移通道以提高TiO2的光生载流子的分离效率，同时Ti3C2和TiO2之间形成的C—O—Ti 化学键能够有效降低TiO2的禁带宽度，提高了复合材料对光的吸收和利用率。

笔者介绍了MXene 的制备方法、表面终端活性官能团、分散性和化学稳定性、MXene/金属氧化物光催化剂机理、MXene 光催化增强机理，归纳总结了MXene 基光催化剂应用和光催化稳定性，并对未来研究的重点和方向提出建议与展望。

1 MXene 材料制备

目前已经理论预测或试验合成中报道的MXene 材料有多种（如图1〔22〕所示），按照MXene 的前驱体MAX 的种类划分为“21 型”、“32 型”和“43型”；根据M 层的组成不同，将MXene 分为单金属元素MXene、固溶体MXene 以及有序双金属MXene〔23〕。目前MXene 的制备方法有HF 刻蚀法、氟化物刻蚀法、碱刻蚀法、盐酸水热刻蚀法、路易斯酸刻蚀法、电化学刻蚀法、化学气沉降法（CVD 法）以及高温分解法等，这些MXene 制备方法及其优缺点如表1 所示。

表1 MXene 制备方法及其优缺点Table 1 Advantages and disadvantages of preparation methods for MXene

图1 理论预测或试验合成中报道的MXene 材料Fig.1 Reported MXene materials with experimental or theoretical prediction

1.1 化学液刻蚀法

常用的化学液刻蚀法包含HF 刻蚀法〔24〕、氟化物刻蚀法〔26〕、碱刻蚀法〔28〕和盐酸水热刻蚀法〔29〕，各方法示意如图2 所示。

图2 MXene 制备方法Fig.2 Preparation methods of MXene

HF 刻蚀法是目前制备MXene 材料使用得最广泛的方法，如图2（a）所示，在加入HF 刻蚀剂后，刻蚀去MAX 相中的“A”后合成MXene。但刻蚀条件受到MAX 相原子键、粒径和结构等影响，随着M 原子序数的增加，M—A 键更强，需要增加HF 浓度和刻蚀时间破坏M—A 键〔23〕。P. SRIVASTAVA 等〔24-25〕为研究不同反应条件对刻蚀的影响，使用不同温度以及不同浓度的HF 对Ti3AlC2材料进行刻蚀，最终得到Ti3C2F2材料，具体刻蚀过程如式（1）～（3）所示。

氟化物刻蚀法是使用NaF、KF、NH4F 等氟化物盐和硫酸、盐酸等强酸的混合溶液来制备MXene，刻蚀原理是氟化物盐与强酸形成HF，与HF 刻蚀法相比，该方法中阳离子和水嵌入MXene 中，增加了层间距，使MXene 材料具有更大的层间间距和多种功能，如图2（b）所示〔26-27〕。Aihu FENG 等〔26〕使用NaHF2、KHF2、NH4HF2等氟化物盐刻蚀Ti3AlC2，使用该方法需要在60 ℃以下，8 h 后Ti3AlC2才能开始剥离，在单级工艺中增大Ti3C2晶面间距，并可以更好地维持二维薄片结构，因此氟化物刻蚀法提供了一种安全高效的MXene 制备方法。

HF 刻蚀法和氟化物刻蚀法本质上都是HF 刻蚀MAX 去除“A”后得到MXene 材料，但HF 会对环境造成一定危害，因此亟需研发不需要HF 的环境友好型方法制备MXene 材料，碱刻蚀法就是其中一种。Tengfei LI 等〔28〕利用NaOH 辅助水热法刻蚀Ti3AlC2得到了Ti3C2Tx（T 表示表面终端基因），但该反应需要在高温（270 ℃）、高浓度NaOH 溶液的条件下进行，具体过程如式（4）～（5）所示，如图2（c）所示。

除了碱刻蚀法以外，酸刻蚀法同样不需使用HF。Changda WANG 等〔29〕使用盐酸水热刻蚀法实现了无氟制备高纯度的MoCTxMXene 材料，在HCl的辅助下实现了可控的水热反应，将由真空烧结工艺合成的Mo2Ga2C 和浓盐酸放入带有聚四氟乙烯的高压釜中，综合考虑到温度、压力对刻蚀效率的影响以及来自离散傅里叶变换结果的反应限制温度，将体积分数为40%的浓盐酸放入特氟龙内衬，在温度为140 ℃、压力为15 Pa 的条件下进行反应，最终如期得到MoCTxMXene 材料，如图2（d）所示。

1.2 其他方法

化学液刻蚀法是目前最常用的制备MXene 材料的方法，但是HF 刻蚀法和氟化物刻蚀法的化学液中含有大量的氟，碱刻蚀法和酸刻蚀法需要引入大量NaOH或HCl，对环境和人体存在潜在威胁。因此，研究人员致力于开发无毒、安全、方便的方法制备MXene〔28〕。

V. KAMYSBAYEV 等〔30〕提出了路易斯酸熔盐刻蚀法，该方法使用置换和消除反应控制表面基团，而不同官能团会赋予MXene 材料不同性能，该方法为制备含特定官能团的MXene 提供了可能，并成功合成了多种表面终端（O、NH、S、Cl 等）以及无表面终端的MXene 材料。Youbing LI 等〔31〕概括了路易斯酸熔盐刻蚀法制备MXene 的路线，基于A 元素剥离反应的吉布斯自由能映射图谱与高温熔融盐条件下阳离子与A 元素氧化还原电位的原理，提出了A 元素与路易斯酸熔融盐的阳离子之间直接氧化还原偶联刻蚀MAX 相。

Wanmei SUN 等〔32〕通过在HCl 电解质溶液中电化学刻蚀Ti2AlC 得到MXene 材料，刻蚀过程中不会存在氟离子，合成的MXene材料中只含有—Cl、—O 及—OH端基，该方法不涉及氟离子，危害小，对环境友好，但是该方法制备MXene 产量较低。

Chuan XU 等〔33〕使用CVD 法通过不同大小气流制备不同晶体厚度MXene 材料，理论上可以生产出横向尺寸较大且缺陷浓度极低的MXene 材料，材料厚度薄、韧性高，对研究MXene 各种物理、化学等内在特性有着重要的意义，但合成过程较为繁琐，且生产效率低下。

高温分解法主要是通过破坏MAX 材料热稳定性，高温分解使A 元素层选择性脱落来制备MXene材料。研究发现，M—A 是MAX 所有化学键中键能最弱的，决定着MAX 的热稳定性，在高温熔融盐的条件下，MAX 分解得到M、X，伴随着M 和A 的升华，形成了Mn+1Xn，但该方法存在缺陷，在高温将A 层蒸发出的同时破坏了Mn+1Xn的结构〔34〕。M. NAGUIB等〔35〕在900 ℃的条件下加热Ti3AlC2制备了具有岩盐结构的TiCx，然后在550 ℃氩气条件下由Ti4AlN3制备出Ti4N3，但产物部分结构受到破坏。目前高温分解法多用于碳化物MXene 材料制备，以Tin+1AlXn（X=C、N）为例，由于Ti—N 相对于Ti—C，键能小且更加活泼，使得Tin+1Nn制备更加困难且含有较多杂质。因此高温分解法在Tin+1NnMXene 材料制备方面的应用仍需要更多的研究与改良。

2 MXene 材料表面终端活性官能团、分散性和化学稳定性

2.1 表面终端活性官能团

MXene 材料制备过程中表面形成含—OH、—F或—Cl 等基团后致使表面具有强大的亲水性，因此MXene 材料显示出不同的分散性和稳定性。使用酸性含氟混合溶液合成的MXene 封端材料表面终端基团中具有—OH、—O 和—F 表面基团，化学式为Mn+1Xn（OH）xOyFz，通常简化为Mn+1XnTx。除了评估裸露Mn+1Xn层的性能外，还考虑了表面终端基团对材料性能的影响，大多集中于研究特定的表面终端基团（—OH 或—F），并对MXene 材料的性质进行预测〔36-37〕。

通过透射电子显微镜的电子能量损失谱〔25〕、中子散射〔38〕和NMR 波谱〔39-40〕对MXene 表面终端基团和薄片堆积进行研究，推测在MXene 表面上存在终端基团的随机分布现象，而不是固定存在某种原子或终端基团；而原子堆积与DFT 预测基本一致，—OH 和—F 直接键合到MXene 薄片的表面上，而水分子则与—OH 基团键合〔39〕；但是没有发现存在邻位—OH 终端基团〔40〕，研究结果进一步验证了MXene 材料表面终端基团的真实情况。

2.2 分散性

K. MALESKI 等〔41〕通过研究Ti3C2在极性质子溶剂（H2O、乙醇、甲醇）、极性非质子溶剂〔丙酮、乙腈（ACN）、二甲亚砜（DMSO）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、碳酸丙烯酯（PC）〕和非极性溶剂〔邻二氯苯（DCB）、甲苯、己烷〕中的分散性发现，Ti3C2在DMSO、DMF、NMP、PC、乙醇和H2O 中都能形成稳定的分散溶胶，Ti3C2在溶剂中的分散性依赖于溶剂的表面张力，Ti3C2可在表面张力大于40 mN/m 的溶剂中形成稳定的溶胶。

2.3 化学稳定性

T. HABIB 等〔42〕研究发现环境介质会影响MXene 的氧化速率，MXene 在氧气和水存在的条件下会分解，在高温或紫外线照射下MXene 的氧化分解速度会加快。因此，MXene 需要在无氧、黑暗环境中冷冻储存，与在水相中相比，MXene 在有机溶剂、空气和固体介质中的氧化速率会慢一些。为了抑制MXene 氧化，近年来出现了许多抗氧化剂，如L-抗坏血酸钠：加入L-抗坏血酸钠后Ti3C2Tx在6 个月后仍保持其制备后的外观，而没有加入L-抗坏血酸钠的情况下Ti3C2Tx被氧化、降解形成TiO2和碳，结果表明抗氧化剂L-抗坏血酸钠的存在使得MXene 能与溶解的氧气和水分子隔离〔43〕。

3 MXene 基纳米材料光催化原理

3.1 金属氧化物光催化原理

半导体光催化活性来源于半导体的能带结构，由布满电子的低能价带（VB）和空的高能导带（CB）组成，价带和导带之间存在禁带（Eg）。半导体光催化剂在光照下，当光子的能量大于半导体禁带宽度时，VB 上的电子易被激发到CB 产生光生电子，同时VB 产生光生空穴。光生电子、光生空穴分别具有很强的还原性和氧化性，迅速迁移到半导体表面，其中光生电子与表面O2形成超氧阴离子自由基（O2·-），光生空穴与表面OH-形成羟基自由基（·OH）。·OH和O2·-是金属氧化物光催化过程中的主要活性氧物种（ROS），可以将吸附在光催化剂表面的有机污染物矿化为CO2、H2O 和无机盐等小分子，如图3所示〔44〕。

图3 金属氧化物光催化机理Fig.3 Photocatalytic mechanism of metal oxide

3.2 MXene/金属氧化物光催化增强机理

半导体光催化剂存在光利用效率低以及光生电子-空穴复合速度快等问题，抑制了光催化反应的进行，降低了反应效率。MXene 作为新型二维材料助催化剂，在光催化领域得到广泛关注。MXene 通过与半导体材料合成，构成的复合材料可以利用两者的协同作用，提高光催化反应活性。MXene 材料具有独特的二维层状结构，使得半导体材料可以在其表面生长和均匀负载，较单一的半导体材料，其复合材料的比表面积更大，从而提高表面活性位点的数量，便于物质吸附在其表面。MXene材料具有良好的导电性，可以显著提高电子转移能力，使光生电子与空穴分离。Yan ZHUANG 等〔45〕制备了Ti3C2/TiO2纳米纤维复合材料用于光催化产氢，实验发现复合材料产氢速率是纯TiO2纳米纤维的3.8 倍，证明了MXene作为助催化剂可以提高光催化反应效率。

MXene 材料可以作为助催化剂与其他半导体耦合来提高光催化反应的效率，原因主要包括：1）MXene 材料良好的导电性可以满足载流子的高速移动；2）MXene 材料表面具有大量的亲水官能团，使其具有亲水性质，可以有效地增加对水分子的吸附性能，从而提高光催化反应的效率；3）表面大量的亲水基官能团可以与许多半导体催化剂结合，并产生较强的相互作用，保证了复合光催化剂的稳定性；4）MXene 材料表面可以暴露出大量可能成为光催化反应的活性位点，可以大大促进光催化反应的进行，MXene/金属氧化物光催化机理如图4 所示〔46〕。

图4 MXene/金属氧化物光催化机理Fig. 4 Photocatalytic mechanism of MXene/metal oxide

4 MXene 基光催化水处理应用

随着全球工业的迅速发展，大量难降解有机污染物废水需要处理，传统水处理方法无法达到理想的处理效果，光催化技术作为一种成本低、反应彻底且无二次污染的新技术，科学家开始致力于将其用于处理水中难降解有机污染物。MXene 作为助催化剂，提高了光催化反应效率，为持久性有机污染物处理提供了可行的方案，笔者总结了MXene 基光催化去除有机污染物的应用，如表2 所示。

表2 MXene 基光催化降解有机污染物Table 2 Photocatalytic removal of organic pollutants by MXene-based nanomaterials

4.1 光催化降解药品和个人护理品（PPCPs）

近年来，工厂排出的污废水中检测出大量的PPCPs，其中药品包括抗生素、止痛药、催眠药及减肥药等，个人护理品包括人们使用的个人护肤品和化妆品等〔52〕。各种抗生素等具有基因毒性的药物，若处理不当，会对人体造成致畸、致癌和致突变等危害，严重威胁着人类健康，PPCPs 在废水中的浓度日趋升高，并通过生物富集，最终对生态系统及人类健康产生危害〔53-55〕。因此，污废水中药物的降解成为水处理领域的重点难题。Tao CAI 等〔56〕通过静电自组装技术合成了Ti3C2/Ag3PO4光催化剂，催化剂在可见光下对甲基橙、盐酸四环素、甲砜霉素、2，4-二硝基苯酚以及氯霉素等有机物的降解效果显著，其中Ti3C2/Ag3PO4光催化剂十分稳定且催化效率高，在降解2，4-二硝基苯酚时降解速率是Ag3PO4/RGO 作催化剂时的2.5 倍，是Ag3PO4作催化剂时的10 倍。Xue ZOU 等〔47〕采用水热法制备了Ti3C2/MoS2复合材料降解水中雷尼替丁，结果显示在可见光照射60 min的条件下，Ti3C2/MoS2对雷尼替丁的降解率和矿化率分别高达88.4%和73.58%。Yu FANG等〔48〕合成Ti3C2/Ag2WO4用于光催化降解磺胺嘧啶，300 W Xe 灯作为光源，污染物质量浓度为20 mg/L，光照时间40 min 后磺胺嘧啶降解率达到88.6%，Ti3C2的存在提高了Ag2WO4的催化活性和耐腐蚀性。

4.2 光催化降解染料

印染废水具有水质变化大、污染物组成复杂、COD 高、色度高和难降解等特点〔57〕。Shanshan LUO等〔58〕使用溶剂热合法制备MXene/Co3O4纳米复合材料，Co3O4颗粒均匀分布在Ti3C2的表面和层间，保证Ti3C2复合结构有序，复合材料具有出色的稳定性，连续使用8 个循环后光催化降解亚甲基蓝和罗丹明活性没有显著下降，表明其在印染废水处理方面应用潜力巨大。M. A. IQBAL 等〔46〕使用双溶剂热技术合成的光催化剂Ti3C2/BiFeO3对刚果红具有良好的催化降解效果，在可见光的照射下，42 min 内降解去除率高达99%，纯BiFeO3对刚果红的降解率只有35%。S. VIGNESHWARAN 等〔49〕采用两步水热法合成了新型光催化剂MXene/NiCo2S4，该光催化剂具有富含硫化物的层状氢氧化物插层，催化降解罗丹明B的活性高，可见光照射20 min，罗丹明B降解率可达到100%。Yupeng GAO 等〔50〕通过水热法制备的TiO2/Ti3C2Tx对甲基橙具有较高的催化降解活性，可见光照射30 min，甲基橙降解率达98%。Chao PENG 等〔51〕在NaBF4辅助下合成了Ti3C2/TiO2，紫外光照射12 h，甲基橙降解率可达到97.4%，并且光催化剂可以保持良好的稳定性。

4.3 光催化稳定性

MXene/金属氧化物复合材料的可再生性能和重复利用稳定性能是评价其光催化能力的重要指标之一，也是判断MXene/金属氧化物复合材料是否适于大规模工业化应用的重要参数。对MXene/金属氧化物复合材料的清洗是恢复催化性能的重要手段，而MXene/金属氧化物催化剂的清洗研究较少。孙璇等〔59〕为考察MXene-MOD-PET 吸附亚甲基蓝溶液的重复利用性，将MXene 负载量为7.41 mg/g 的MXene-MOD-PET 浸入水与乙醇体积比为1∶1 的溶液中进行充分洗涤，至MXene-MOD-PET 表面和洗液中未见蓝色为止视为重复利用1 次，结果表明随着循环次数的增加，亚甲基蓝去除率有所下降，当循环5 次时MXene-MOD-PET 在90 min 时对亚甲基蓝仍具有60%以上的去除率，说明MXene-MOD-PET 具备良好的可重复利用性。

MXene/金属氧化物复合材料表现出优良的重复利用稳定性。Chao PENG 等〔51〕在NaBF4的辅助下水热氧化合成了（001）面TiO2纳米片与层状Ti3C2Tx组成的光催化剂，其对甲基橙具有很好的光催化降解效果，在4 次运行后，（001）TiO2/Ti3C2Tx对甲基橙的降解率从97.4%下降到92.5%，仅下降了4.9%，表明（001）TiO2/Ti3C2Tx具有很好的重复利用性能。Shanshan LUO 等〔58〕利用制备的Ti3C2/Co3O4复合材料光催化降解亚甲基蓝，经过8次重复利用，亚甲基蓝降解率为92.37%，重复利用试验结果表明Ti3C2/Co3O4复合材料具有优良的稳定性和可重复利用性能。由于Ag3PO4光腐蚀性能严重制约了其在光催化领域的应用，为了评价MXene 对Ag3PO4材料抗光腐蚀性能的改善，Tao CAI 等〔56〕利用光催化降解盐酸四环素重复实验评价制备的Ag3PO4和Ti3C2/Ag3PO4复合材料的抗光腐蚀性能和稳定性，结果表明8 次循环试验之后Ag3PO4对盐酸四环素的降解率不足10%（下降92.2%），而Ti3C2/Ag3PO4复合材料对盐酸四环素的降解率依然大于70%，说明MXene能显著提高Ag3PO4材料的抗光腐蚀性能，Ag3PO4和Ti3C2/Ag3PO4复合材料重复利用前后的XRD 结果证明了Ti3C2/Ag3PO4复合材料的结构稳定性决定了其具有优良的抗光腐蚀性能和重复利用稳定性。

5 总结与展望

MXene 由于具有良好的电子迁移能力和环境稳定性、层结构丰富、比表面积大等特点，用其改性金属氧化物光催化剂具有潜在优势。MXene 制备方法主要包括HF 刻蚀法、氟化物刻蚀法、碱刻蚀法、盐酸水热刻蚀法、路易斯酸刻蚀法、电化学刻蚀法、化学气沉降法以及高温分解法等。MXene/金属氧化物光催化剂在水处理中的应用包括光催化降解PPCPs 和染料。

但MXene 材料在光催化中的应用研究仍有以下4 个问题值得关注：1）目前MXene 制备过程中使用的化学刻蚀液普遍存在毒性大等问题，对环境及人体构成一定威胁，因此亟需研究更加环保安全友好的制备方法；2）运用分子动力学密度泛函理论研究MXene 基光催化机理，通过理论计算进一步探讨MXene基光催化剂的分子水平机制；3）关注污染物降解路径和降解过程中的毒性变化，使用时间分辨光谱研究污染物的降解路径，突破高毒性难降解有机污染物降解；4）在光催化领域，MXene/金属氧化物复合材料在可见光和近红外光下的光催化活性有限，而可见光和近红外光占太阳光的90%以上，因此开发可见光和近红外光响应的MXene/金属氧化物光催化剂对于实现光催化的大规模实际应用具有重要的推动作用。