ในวิทยาศาสตร์วัสดุMXenes (อ่านว่า "แม็กซ์-อีนส์") เป็นสารประกอบอนินทรีย์สองมิติ ประเภทหนึ่ง ร่วมกับMBorenesซึ่งประกอบด้วยชั้นบางระดับอะตอมของคาร์ไบด์ไนไตรด์ หรือคาร์บอนไนไตรด์ของโลหะทรานซิชัน MXenes สามารถรับ ปลายไฮโดรฟิลิกได้หลากหลายรูปแบบ^{[ 1 ] [ 2 ]} MXene ตัวแรกได้รับการรายงานในปี 2011 ที่วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเดร็กเซลและได้รับการตั้งชื่อโดยการรวมคำนำหน้า "MAX" หรือ "MX" (สำหรับเฟส MAX ) กับ "ene" โดยเปรียบเทียบกับกราฟีน^{[ 1 ] [ 3 ]}

MXene ที่สังเคราะห์ขึ้นโดยการกัดกร่อนด้วยHFมีลักษณะเป็น รูปทรงคล้าย หีบเพลงซึ่งสามารถเรียกได้ว่า MXene หลายชั้น (ML-MXene) หรือ MXene ไม่กี่ชั้น (FL-MXene) สำหรับจำนวนชั้นน้อยกว่าห้าชั้น เนื่องจากพื้นผิวของ MXene สามารถสิ้นสุดด้วยหมู่ฟังก์ชันได้ จึงสามารถใช้ รูปแบบการตั้งชื่อ M _n+1 X _n T _{x ได้ โดยที่ T คือ} หมู่ฟังก์ชัน (เช่น O, F, OH, Cl) ^{[ 2 ]}

MXenes มีโครงสร้างสามแบบโดยมีโลหะหนึ่งตัวอยู่ที่ตำแหน่ง M ซึ่งสืบทอดมาจากเฟส MAX ดั้งเดิม ได้แก่ M ₂ C, M ₃ C ₂และ M ₄ C ₃โดยผลิตขึ้นโดยการกัดเอาธาตุ A ออกจากเฟส MAX หรือสารตั้งต้นแบบชั้นอื่นๆ (เช่น Mo ₂ Ga ₂ C) อย่างเลือกสรร ซึ่งมีสูตรทั่วไปคือ M _n+1 AX _nโดยที่ M คือโลหะทรานซิชัน ช่วงต้น A คือธาตุจากหมู่ 13 หรือ 14 ของตารางธาตุ X คือ C และ/หรือ N และ n = 1–4 ^{[ 4 ]}เฟส MAX มีโครงสร้างหกเหลี่ยมแบบชั้นที่มีสมมาตร P6 ₃ /mmc โดยที่ชั้น M เกือบจะอัดแน่น และอะตอม X เติมเต็มตำแหน่งทรงแปดเหลี่ยม^{[ 2 ]}ดังนั้น ชั้น M _n+1 X _nจึงสลับกับธาตุ A ซึ่งมีพันธะโลหะกับธาตุ M ^{[ 5 ] [ 6 ]}

MXenes โลหะทรานซิชันคู่สามารถมีได้สองรูปแบบ คือ MXenes โลหะทรานซิชันคู่แบบเรียงตัว หรือMXenes สารละลายของแข็ง MXenes โลหะทรานซิชันคู่แบบเรียงตัวมีสูตรทั่วไปคือ M' ₂ M"C ₂หรือ M' ₂ M" ₂ C ₃โดยที่ M' และ M" คือโลหะทรานซิชัน คาร์ไบด์โลหะทรานซิชันคู่ที่สังเคราะห์ขึ้นได้แก่ Mo ₂ TiC ₂ , Mo ₂ Ti ₂ C ₃ , Cr ₂ TiC ₂และ Mo ₄ VC ₄ใน MXenes บางชนิดเหล่านี้ (เช่น Mo ₂ TiC ₂ , Mo ₂ Ti ₂ C ₃และ Cr ₂ TiC ₂ ) อะตอมของ Mo หรือ Cr จะอยู่บนขอบด้านนอกของ MXene และควบคุมคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้า^{[ 7 ]}

MXenes ที่เป็นสารละลายของแข็งมีสูตรทั่วไปคือ (M' _2−y M" _y )C, (M' _3−y M" _y )C ₂ , (M' _4−y M" _y )C ₃หรือ (M' _5−y M" _y )C ₄โดยที่โลหะจะกระจายแบบสุ่มทั่วโครงสร้างในสารละลายของแข็ง ทำให้คุณสมบัติสามารถปรับแต่งได้อย่างต่อเนื่อง^{[ 8 ]}

ด้วยการออกแบบแผ่นลามิเนตอะตอม 3 มิติหลัก (Mo _2/3 Sc _1/3 ) ₂ AlC ที่มีการจัดเรียงทางเคมีในระนาบ และด้วยการกัดอะตอม Al และ Sc อย่างเลือกสรร แผ่น Mo _1.33 C 2 มิติที่มีช่องว่างคู่โลหะที่เรียงตัวกันอาจเป็นไปได้^{[ 9 ]}

MXenes มักถูกสังเคราะห์โดย กระบวนการ กัดเซาะ แบบเลือกจากบนลงล่าง เส้นทางการสังเคราะห์นี้สามารถปรับขนาดได้ โดยไม่มีการสูญเสียหรือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติใดๆ กับขนาดของชุดการผลิต^{[ 10 ] [ 11 ]}การผลิต MXene โดยการกัดเซาะเฟส MAX ส่วนใหญ่เกิดขึ้นโดยใช้สารละลายกัดเซาะที่มี ไอออน ฟลูออไรด์ (F ⁻ ) เช่นกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) ^{[ 2 ]}แอมโมเนียมไบฟลู ออไรด์ (NH ₄ HF ₂ ) ^{[ 12 ]}และส่วนผสมของกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และลิเธียมฟลูออไรด์ (LiF) ^{[ 13 ]}ตัวอย่างเช่น การกัดเซาะ Ti ₃ AlC ₂ใน HF ในน้ำที่อุณหภูมิห้องทำให้อะตอม A (Al) ถูกกำจัดออกไปอย่างเลือกสรร และพื้นผิวของชั้นคาร์ไบด์จะถูกปิดด้วยอะตอม O, OH และ/หรือ F ^{[ 14 ] [ 15 ]} MXene ยังสามารถได้มาใน เกลือหลอมเหลวที่ เป็นกรดลูอิสเช่น ZnCl ₂และสามารถสร้างปลาย Cl ได้^{[ 16 ]} MXene ที่มีปลาย Cl มีโครงสร้างที่เสถียรจนถึง 750 °C ^{[ 17 ]}วิธีการใช้เกลือหลอมเหลวที่เป็นกรดลูอิสโดยทั่วไปสามารถกัดเซาะสมาชิกส่วนใหญ่ของเฟส MAX (เช่น สารตั้งต้นของเฟส MAX ที่มีธาตุ A ได้แก่ Si, Zn และ Ga) โดยใช้สารหลอมเหลวอื่นๆ (CdCl ₂ , FeCl ₂ , CoCl ₂ , CuCl ₂ , AgCl และ NiCl ₂ ) ^{[ 18 ]}

MXene Ti ₄ N ₃เป็น MXene ไนไตรด์ตัวแรกที่ได้รับการรายงาน และเตรียมโดยกระบวนการที่แตกต่างจาก MXene คาร์ไบด์ ในการสังเคราะห์ Ti ₄ N ₃นั้น เฟส MAX Ti ₄ AlN ₃ จะถูกผสมกับ ส่วนผสมเกลือ ฟลู ออไรด์ยูเทคติก หลอมเหลว ของ ลิเธียมฟลูออไรด์โซเดียมฟลูออไรด์และ โพแทสเซียมฟลูออไรด์ และผ่านการบำบัดที่อุณหภูมิสูง กระบวนการนี้จะกัดกร่อน Al ออกไป ทำให้ได้ Ti ₄ N ₃แบบหลายชั้นซึ่งสามารถแยกออกเป็นชั้นเดียวหรือหลายชั้นได้โดยการแช่ MXene ในเตตระบิวทิลแอมโมเนียมไฮดรอก ไซ ด์ตามด้วยการใช้คลื่นเสียง^{[ 19 ]}

MXenes สามารถสังเคราะห์ได้โดยตรงหรือผ่านกระบวนการCVD ^{[ 20 ]}ในปี 2024 มีการสังเคราะห์ W5N6 แบบชั้นเดียวผลึกเดี่ยวโดยใช้ CVD ในระดับเวเฟอร์^{[ 21 ] [ 22 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์

ในรายงานปี 2018 Peng และคณะได้อธิบายเทคนิคการกัดเซาะด้วยความร้อน^{[ 23 ]}ในวิธีการกัดเซาะนี้ เฟส MAX จะได้รับการบำบัดในสารละลายกรดและเกลือภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าในการผลิตจุด MXene และแผ่นนาโน^{[ 24 ]}นอกจากนี้ยังปลอดภัยกว่าเนื่องจากไม่มีการปล่อยควัน HF ในระหว่างกระบวนการกัดเซาะ^{[ 23 ]}

2-1 MXene: Ti ₂ C, ^{[ 25 ]} V ₂ C, ^{[ 26 ]} Nb ₂ C, ^{[ 26 ]} Mo ₂ C ^{[ 27 ]} Mo ₂ N, ^{[ 28 ]} Ti ₂ N, ^{[ 29 ]} (Ti _2−y Nb _y )C, ^{[ 8 ]} (V _2−y Nb _y )C, ^{[ 8 ]} (Ti _2−y V _y )C, ^{[ 8 ]} W _1.33 C, ^{[ 30 ]} Nb _1.33 C, ^{[ 31 ]} Mo _1.33 C, ^{[ 32 ]} Mo _1.33 Y _0.67 C ^{[ 32 ]}

3-2 MXenes: Ti ₃ C ₂ , ^{[ 1 ]} Ti ₃ CN, ^{[ 25 ]} Zr ₃ C ₂ ^{[ 33 ]}และ Hf ₃ C ₂ ^{[ 34 ]}

4-3 MXenes: Ti ₄ N ₃ , ^{[ 19 ]} Nb ₄ C ₃ , ^{[ 35 ]} Ta ₄ C ₃ , ^{[ 25 ]} V ₄ C ₃ , ^{[ 36 ]} (Mo,V) ₄ C ₃ ^{[ 37 ]}

MXenes 5-4: Mo ₄ VC ₄ ^{[ 4 ]}

2-1-2 MXenes: Mo ₂ TiC ₂ , ^{[ 7 ]} Cr ₂ TiC ₂ , ^{[ 7 ]} Mo ₂ ScC ₂ ^{[ 38 ]}

2-2-3 เอ็มซีน: โม₂ติ₂ซี₃ ^{[ 7 ]}

พื้นผิวคาร์ไบด์โลหะทรานซิชัน 2 มิติสามารถเปลี่ยนแปลงทางเคมีได้ด้วยหมู่ฟังก์ชันต่างๆ เช่น O, NH, S, Cl, Se, Br และ Te ที่เป็นส่วนปลายของพื้นผิว รวมถึง MXenes เปล่าๆ^{[ 39 ]}กลยุทธ์นี้เกี่ยวข้องกับการติดตั้งและการกำจัดหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวโดยการทำปฏิกิริยาการแทนที่และการกำจัดในเกลืออนินทรีย์หลอมเหลว^{[ 40 ]}การเชื่อมต่อแบบโควาเลนต์ของโมเลกุลอินทรีย์กับพื้นผิว MXene ได้รับการสาธิตผ่านปฏิกิริยากับเกลือ อะริล ไดอะโซ เนียม ^{[ 41 ]}นอกจากนี้ การทดลองให้ความร้อนและการเชื่อมต่อใหม่ของ Ti ₃ C ₂ T _xแสดงให้เห็นว่า H ₂ O ซึ่งมีพันธะที่แข็งแรงกับตำแหน่งสะพาน Ti-Ti สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นชนิดที่เป็นส่วนปลาย พื้นผิว Ti ₃ C ₂ T _{x ที่เป็นส่วนปลาย O และ H 2} O จะจำกัดการดูดซับ CO ₂ ไปที่ตำแหน่ง Ti บนสุด และอาจลดความสามารถใน การเก็บไอออนบวก เช่น Li ⁺และ Na ⁺ พื้นผิว Ti ₃ C ₂ T _x ที่สิ้นสุดด้วย O และ H ₂ O แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแยกน้ำ^{[ 42 ]}

เนื่องจาก MXenes เป็นของแข็งแบบชั้นและพันธะระหว่างชั้นอ่อนแอการแทรกตัวของโมเลกุลแขกจึงเป็นไปได้ โมเลกุลแขก ได้แก่ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO)ไฮดราซีนและยูเรีย [ ^{2 ] ตัวอย่าง}เช่น N ₂ H ₄ (ไฮดราซีน) สามารถแทรกตัวเข้าไปใน Ti ₃ C ₂ (OH) ₂โดยโมเลกุลจะขนานกับระนาบฐานของ MXene เพื่อสร้างชั้นเดียว การแทรกตัวจะเพิ่ม พารามิเตอร์แลตติซ c ของ MXene (พารามิเตอร์โครงสร้างผลึกที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับระยะห่างระหว่างชั้น MXene แต่ละชั้น) ซึ่งทำให้พันธะระหว่างชั้น MX อ่อนลง^{[ 2 ]}ไอออน รวมถึง Li ⁺ , Pb ²⁺และ Al ³⁺ก็สามารถแทรกตัวเข้าไปใน MXenes ได้เช่นกัน ไม่ว่าจะเกิดขึ้นเองหรือเมื่อใช้ศักย์ไฟฟ้าลบกับอิเล็กโทรด MXene ^{[ 43 ]}

Ti ₃ C ₂ MXene ที่ผลิตโดยการกัดด้วย HF มีลักษณะเป็นรูปทรงคล้ายหีบเพลงที่มีแรงตกค้างที่ยึดชั้น MXene ไว้ด้วยกัน ป้องกันการแยกออกเป็นชั้นๆ แม้ว่าแรงเหล่านี้จะอ่อนแอ แต่ การบำบัด ด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ก็ให้ผลผลิตของเกล็ดชั้นเดียวในปริมาณน้อยเท่านั้น สำหรับการแยกชั้นในระดับใหญ่DMSOจะถูกแทรกเข้าไปในผง ML-MXene ภายใต้การกวนอย่างต่อเนื่องเพื่อลดความแข็งแรงของพันธะระหว่างชั้น จากนั้นจึงแยกชั้นด้วยการบำบัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ ซึ่งส่งผลให้เกิดการแยกชั้นในระดับใหญ่และการก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์ของ FL-MXene สารละลายเหล่านี้สามารถกรองเพื่อเตรียม "กระดาษ" MXene (คล้ายกับกระดาษกราฟีนออกไซด์ ) ในภายหลังได้ ^{[ 44 ]}

สำหรับกรณีของ Ti ₃ C ₂ T _xและ Ti ₂ CT _xการกัดด้วยกรดไฮโดรฟลูออริก เข้มข้น ทำให้เกิดโครงสร้างแบบเปิดคล้ายหีบเพลงที่มีระยะห่างระหว่างชั้นสั้น (ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับองค์ประกอบ MXene อื่นๆ) เพื่อให้สามารถกระจายตัวในสารแขวนลอยได้ วัสดุจะต้องถูกแทรกด้วยสารเช่น DMSO ก่อน อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการกัดด้วยกรดไฮโดรคลอริกและLiFเป็นแหล่งฟลูออไรด์ โครงสร้างจะมีความหนาแน่นมากขึ้นและมีระยะห่างระหว่างชั้นมากขึ้น ซึ่งคาดว่าเกิดจากน้ำที่แทรกเข้าไป^{[ 13 ]}พบว่าวัสดุนี้มีลักษณะคล้ายดินเหนียว: ดังที่เห็นใน วัสดุ ดินเหนียว (เช่น ดินเหนียวสเมกไทต์และเคโอลิไนต์) Ti ₃ C ₂ T _xแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการขยายระยะห่างระหว่างชั้นด้วยการไฮเดรชั่นและสามารถแลกเปลี่ยนแคตไอออนกลุ่ม I และกลุ่ม II ที่สมดุลประจุได้แบบย้อนกลับ^{[ 45 ]}นอกจากนี้ เมื่อได้รับความชื้น ดิน MXene จะอ่อนตัวและสามารถขึ้นรูปเป็นรูปร่างที่ต้องการได้ และจะกลายเป็นของแข็งเมื่อแห้ง อย่างไรก็ตาม ต่างจากดินเหนียวส่วนใหญ่ ดิน MXene แสดงค่าการนำไฟฟ้าสูงเมื่อแห้งและมีคุณสมบัติชอบน้ำ มันกระจายตัวเป็นแผ่นสองมิติชั้นเดียวในน้ำโดยไม่ต้องใช้สารลดแรงตึงผิวนอกจากนี้ ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ จึงสามารถม้วนเป็นอิเล็กโทรดแบบตั้งอิสระที่ปราศจากสารเติมแต่งสำหรับการใช้งานด้าน การจัดเก็บพลังงาน ได้

MXenes สามารถประมวลผลในสารละลายในน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์แบบมีขั้วเช่น น้ำเอทานอลไดเมทิลฟอร์มาไม ด์ โพรพิลีนคาร์บอเนตเป็นต้น^{[ 46 ]}ทำให้สามารถตกตะกอนได้หลายประเภทผ่านการกรองสุญญากาศ การเคลือบแบบหมุน การเคลือบ แบบพ่นการเคลือบแบบจุ่มและการหล่อแบบม้วน^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}การศึกษาพิจารณาการพิมพ์อิงค์เจ็ทของหมึก Ti ₃ C ₂ T _xที่ปราศจากสารเติมแต่ง และหมึกที่ประกอบด้วย Ti ₃ C ₂ T _xและโปรตีน^{[ 50 ] [ 51 ]}

ขนาดของเกล็ดด้านข้างมีบทบาทในคุณสมบัติที่สังเกตได้ เส้นทางการสังเคราะห์หลายวิธีทำให้ได้เกล็ดที่มีขนาดแตกต่างกัน^{[ 47 ] [ 52 ]}ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ HF เป็นสารกัดกร่อน ขั้นตอนการแทรกและการแยกชั้นต้องใช้การอัลตราโซนิคเพื่อแยกวัสดุออกเป็นเกล็ดเดี่ยว เกล็ดที่ได้จะมีขนาดด้านข้างหลายร้อยนาโนเมตร ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งาน เช่น การเร่งปฏิกิริยา และการใช้งานทางชีวการแพทย์และทางเคมีไฟฟ้าเฉพาะ อย่างไรก็ตาม หากต้องการเกล็ดขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์หรือทางแสง จำเป็นต้องใช้เกล็ดที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่และปราศจากข้อบกพร่อง ซึ่งสามารถทำได้โดยการแยกชั้นที่มีความเข้มข้นน้อยที่สุด (MILD) โดยที่ปริมาณของ LiF ต่อเฟส MAX จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ได้เกล็ดที่สามารถแยกชั้นได้ในสถานที่เมื่อล้างให้มีค่า pHเป็นกลาง^{[ 47 ]}

เทคนิคการประมวลผลหลังการสังเคราะห์เพื่อปรับขนาดเกล็ด ได้แก่ การใช้คลื่นเสียง การแยกส่วนด้วยแรงเหวี่ยง และการแยกส่วนด้วยแรงเหวี่ยงตามความหนาแน่น^{[ 53 ] [ 54 ]}วิธีการประมวลผลหลังการผลิตขึ้นอยู่กับขนาดเกล็ดที่ผลิตได้เป็นอย่างมาก

การใช้คลื่นเสียงสามารถลดขนาดเกล็ดจาก 4.4 μm (ที่ผลิตได้) เหลือเฉลี่ย 1.0 μm หลังจากการใช้คลื่นเสียงในอ่างเป็นเวลา 15 นาที (100 W, 40 kHz) และลดลงเหลือ 350 nm หลังจากการใช้คลื่นเสียงในอ่างเป็นเวลา 3 ชั่วโมง โดยการใช้คลื่นเสียงแบบโพรบ (พัลส์เปิด 8 วินาที ปิด 2 วินาที 250 W) สามารถลดขนาดเกล็ดให้เหลือเฉลี่ย 130 nm ในแนวด้านข้างได้^{[ 53 ]}การปั่นแยกแบบดิฟเฟอเรนเชียลหรือที่เรียกว่าการปั่นแยกแบบเรียงลำดับ สามารถใช้ในการคัดเลือกเกล็ดตามขนาดด้านข้างโดยการเพิ่มความเร็วของเครื่องปั่นแยกตามลำดับจากความเร็วต่ำ (เช่น 1000 รอบต่อนาที) ไปจนถึงความเร็วสูง (เช่น 10000 รอบต่อนาที) และเก็บตะกอน สามารถผลิตเกล็ดขนาดใหญ่ (800 นาโนเมตร) "ขนาดกลาง" (300 นาโนเมตร) และ "ขนาดเล็ก" (110 นาโนเมตร) ได้^{[ 54 ]}การแยกโดยใช้แรงเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่นจะใช้แรงเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่นในหลอดเหวี่ยง เกล็ดจะเคลื่อนที่ผ่านหลอดเหวี่ยงด้วยอัตราที่แตกต่างกันตามความหนาแน่นสัมพัทธ์ของเกล็ด ในการคัดแยก MXenes สามารถใช้แรงเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่นของซูโครส และน้ำได้ตั้งแต่ 10 ถึง 66 w/v  % ^{[ 53 ]}การใช้แรงเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่นช่วยให้ได้ การกระจายตัวของขนาดเกล็ดที่ เป็นเอกรูป มากขึ้น และการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของเกล็ดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 100 ถึง 10 ไมโครเมตรโดยไม่ต้องใช้คลื่นเสียง^{[ 53 ]}

ด้วยความหนาแน่นของอิเล็กตรอน สูง ที่ระดับเฟอร์มิ โมโนเลเยอร์ MXene จึงคาดว่าจะเป็นโลหะ^{[ 1 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}ในเฟส MAX นั้น N(E _F ) ส่วนใหญ่เป็นออร์บิทัล M 3d และสถานะวาเลนซ์ที่ต่ำกว่า E _Fประกอบด้วยสองซับแบนด์ ซับแบนด์ A สร้างขึ้นจากออร์บิทัล Ti 3d-Al 3p แบบไฮบริด และอยู่ใกล้ E _Fในขณะที่ซับแบนด์ B อยู่ต่ำกว่า E _F ประมาณ −10 ถึง −3 eV ซึ่งเกิดจากออร์บิทัล Ti 3d-C 2p และ Ti 3d-Al 3s แบบไฮบริด ซับแบนด์ A เป็นแหล่งกำเนิดของพันธะ Ti-Al ในขณะที่ซับแบนด์ B เป็นแหล่งกำเนิดของพันธะ Ti-C การกำจัดชั้น A ทำให้สถานะ Ti 3d ถูกกระจายใหม่จากพันธะ Ti-Al ที่หายไปไปยังสถานะพันธะโลหะ Ti-Ti ที่กระจายตัวอยู่ใกล้พลังงานเฟอร์มิใน Ti ₂ดังนั้น N(E _F ) จึงสูงกว่าสำหรับ MXenes ถึง 2.5–4.5 เท่าเมื่อเทียบกับเฟส MAX ^{[ 1 ]}ในทางทดลอง การคาดการณ์ว่า N(E _F ) ที่สูงขึ้นสำหรับ MXenes ไม่ได้แสดงให้เห็นว่านำไปสู่ความต้านทานที่สูงกว่าเฟส MAX ที่สอดคล้องกัน ตำแหน่งพลังงานของแถบ O 2p (~6 eV) และ F 2p (~9 eV) จากระดับเฟอร์มิของ Ti ₂ CT _xและ Ti ₃ C ₂ T _xขึ้นอยู่กับไซต์การดูดซับและความยาวพันธะกับชนิดการสิ้นสุด^{[ 59 ]}สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการประสานงาน Ti-O/F เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในการบำบัดด้วยความร้อน^{[ 60 ]}โครงสร้างแถบอิเล็กตรอนแบบแอนไอโซโทรปิกของ Ti ₃ C ₂ T _xประกอบด้วยช่องอิเล็กตรอน ช่องว่างแถบขนาดใหญ่ และลักษณะคล้าย Dirac ^{[ 61 ]}

เฉพาะ MXenes ที่ไม่มีการสิ้นสุดของพื้นผิวเท่านั้นที่คาดว่าจะเป็นแม่เหล็ก เช่น Cr ₂ C, Cr ₂ N และ Ta ₃ C ₂คาดว่าจะเป็นเฟอร์โรแมกเนติก ในขณะที่ Ti ₃ C ₂และ Ti ₃ N ₂คาดว่าจะเป็นแอนติเฟอร์โรแมกเนติก ยังไม่มีการสาธิตคุณสมบัติทางแม่เหล็กในเชิงทดลอง^{[ 1 ]}

เมมเบรนของ MXenes เช่น Ti ₃ C ₂และ Ti ₂ C มีสีเข้ม ซึ่งบ่งชี้ถึงการดูดซับแสงที่รุนแรงในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ MXenes เป็นวัสดุโฟโตเทอร์มอลที่มีศักยภาพเนื่องจากการดูดซับแสงที่มองเห็นได้อย่างรุนแรง^{[ 62 ] [ 63 ]}คุณสมบัติทางแสงของ MXenes เช่น Ti ₃ C ₂และ Ti ₂ C ในย่านอินฟราเรดแตกต่างจากคุณสมบัติในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้^{[ 64 ]}สำหรับความยาวคลื่นที่สูงกว่า 1.4 ไมโครเมตร วัสดุเหล่านี้แสดงค่าสภาพยอม ทางไฟฟ้าเป็นลบ ส่ง ผลให้มีการตอบสนองแบบโลหะที่รุนแรงต่อแสงอินฟราเรด (IR) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พวกมันสะท้อนแสงอินฟราเรดได้สูง จากกฎการแผ่รังสีของ Kirchhoffการดูดซับ IR ต่ำหมายถึงการแผ่รังสี IR ต่ำ MXenes แสดงค่าการแผ่รังสี IR ต่ำถึง 0.1 คล้ายกับโลหะบางชนิด^{[ 64 ]}วัสดุดังกล่าวที่มีสีดำที่มองเห็นได้แต่เป็นสีขาวภายใต้ IR เป็นที่ต้องการอย่างมากในหลายด้าน เช่น การพรางตัว การจัดการความร้อน และการเข้ารหัสข้อมูล

MXenes สามารถทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนได้ความต้านทานการกัดกร่อนของ Ti ₃ C ₂ T _{x สามารถเกิดจากการทำงานร่วมกันของความสามารถในการกระจายตัวที่ดี ผลของเกราะป้องกัน และการปลดปล่อยสารยับยั้งการกัดกร่อน} ^{[ 65 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับกราฟีนออกไซด์ซึ่งมีคุณสมบัติต้านแบคทีเรีย Ti ₂ C MXene ไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว^{[ 66 ]}อย่างไรก็ตาม MXene ของ Ti ₃ C ₂ MXene แสดงประสิทธิภาพในการต้านแบคทีเรียที่สูงกว่าทั้งแบคทีเรียแกรมลบE. coliและแบคทีเรียแกรมบวกB. subtilis [ ^{67 ] เซลล์}แบคทีเรียทั้งสองชนิดมากกว่า 98% สูญเสียความสามารถในการอยู่รอดที่สารละลายคอลลอยด์ Ti ₃ C ₂ ความเข้มข้น 200 μg/mL ภายใน 4 ชั่วโมงของการสัมผัส^{[ 67 ]}พบความเสียหายต่อเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งส่งผลให้มีการปล่อยสารไซโตพลาสมิกออกจากเซลล์และเซลล์ตาย^{[ 67 ]} การศึกษา หลักในหลอดทดลองเกี่ยวกับความเป็นพิษต่อเซลล์ของแผ่น MXene 2 มิติ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในด้านชีววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 68 ]}การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งของ Ti ₃ C ₂ถูกกำหนดในเซลล์ ปกติสองสายพันธุ์ (MRC-5 และ HaCaT) และเซลล์มะเร็งสองสายพันธุ์ (A549 และ A375 ) ผลการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์บ่งชี้ว่าผลกระทบที่เป็นพิษที่สังเกตได้นั้นสูงกว่าต่อเซลล์มะเร็งเมื่อเทียบกับเซลล์ปกติ^{[ 68 ]}กลไกความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่น Ti ₃ C ₂ MXene อาจส่งผลต่อความเครียดออกซิเดชัน และส่งผลให้เกิดอนุมูลอิสระออกซิเจน (ROS) ^{[ 68 ]}การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Ti ₃ C ₂ MXene เผยให้เห็นถึงศักยภาพของ MXenes ในฐานะตัวแทนโฟโตเทอร์มอลเซรามิกชนิดใหม่ในการรักษามะเร็ง^{[ 62 ] [ 69 ]}ในการศึกษาความเข้ากันได้ทางชีวภาพของเซลล์ประสาท เซลล์ประสาทที่เพาะเลี้ยงบน Ti ₃ C ₂มีความมีชีวิตรอดได้เช่นเดียวกับเซลล์ในกลุ่มควบคุม และสามารถยึดเกาะ เจริญเติบโตของกระบวนการแอกซอน และสร้างเครือข่ายการทำงานได้^{[ 70 ]}การศึกษาในปี 2025 ได้ขยายงานนี้เป็นครั้งแรกไปยังเซลล์แอสโทรไซต์โดยแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นที่เกี่ยวข้องทางสรีรวิทยาของเกล็ด Ti ₃ C ₂ T _x MXene มีความเข้ากันได้ ทางชีวภาพ โดยยังคงรักษาความมีชีวิตรอด รูปร่าง และการส่งสัญญาณแคลเซียมของเซลล์ในวัฒนธรรมแอสโทรไซต์ไว้ได้^{[ 71 ]}

MXenes เป็นวัสดุหลายชั้นนำไฟฟ้าที่มีการสิ้นสุดพื้นผิวที่ปรับได้ จึงมีศักยภาพใน การใช้งานด้าน การจัดเก็บพลังงาน ( แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซูเปอร์คาปาซิเตอร์และส่วนประกอบการจัดเก็บพลังงาน) ^{[ 72 ] [ 73 ]}วัสดุคอมโพสิตการ เร่งปฏิกิริยาด้วยแสง ^{[ 74 ]} การบำบัดน้ำ^{[ 75 ]} เซ็นเซอร์ก๊าซ^{[ 76 ] [ 77 ]}ขั้วไฟฟ้าตัวนำโปร่งใส^{[ 48 ]}ขั้วไฟฟ้าประสาท^{[ 70 ]}ในฐานะเมตาวัสดุ [ ^{78 ] พื้น} ผิวSERS ^{[ 79 ]}ไดโอดโฟตอนิก^{[ 80 ]}อุปกรณ์อิเล็กโทรโคร มิ ก^{[ 49 ]}และ เครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโน แบบไตรโบอิเล็กทริก (TENGs) ^{[ 81 ]}

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIBs) V ₂ CT _x , ^{[ 26 ]} Nb ₂ CT _x , ^{[ 26 ]} Ti ₂ CT _x , ^{[ 82 ]}และ Ti ₃ C ₂ T _x ^{[ 44 ]}ได้รับการตรวจสอบแล้ว V ₂ CT _xแสดงให้เห็นความจุในการเก็บประจุแบบย้อนกลับได้สูงสุดในรูปแบบหลายชั้น (280 mAhg ⁻¹ที่อัตรา 1C และ 125 mAhg ^{−1 ที่อัตรา 10C) Nb} ₂ CT _xแบบหลายชั้นแสดงให้เห็นความจุแบบย้อนกลับที่เสถียร 170 mAhg ⁻¹ที่อัตรา 1C และ 110 mAhg ⁻¹ที่อัตรา 10C แม้ว่า Ti ₃ C ₂ T _xจะแสดงความจุต่ำที่สุดในบรรดา MXenes ทั้งสี่ในรูปแบบหลายชั้น แต่ก็สามารถแยกชั้นได้ ด้วยคุณสมบัติของพื้นที่ผิวที่ไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าและเข้าถึงได้สูงกว่า กระดาษ Ti₃C₂Tₓ ที่แยกชั้นออกมาจึง_{แสดงความ}จุ_แบบย้อนกลับได้ 410 mAhg⁻¹ ที่อัตรา 1C และ 110 mAhg⁻¹ ที่อัตรา 36C โดยทั่วไปแล้ว คาดว่า M₂X จะมีความจุมากกว่า M₃X₂ หรือM₄X₃ ^ที่_{กระแส}ไฟฟ้า^{เดียวกัน}เนื่องจาก_{MXenes M₂X}มี_{จำนวน}ชั้น_{อะตอม}ต่อ_แผ่นน้อยที่สุด

นอกจากความสามารถในการจ่ายพลังงานสูงแล้ว MXene แต่ละชนิดยังมีช่วงแรงดันไฟฟ้าใช้งานที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจทำให้สามารถใช้เป็นแคโทด/แอโนดของแบตเตอรี่ได้ ยิ่งไปกว่านั้น ความจุที่วัดได้จากการทดลองสำหรับกระดาษ Ti ₃ C ₂ T _xยังสูงกว่าที่คาดการณ์จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งบ่งชี้ว่าจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อยืนยันกลไกการเก็บประจุ^{[ 83 ]}

MXenes แสดงประสิทธิภาพที่น่าสนใจสำหรับแบตเตอรี่โซเดียมไอออน Na ⁺ควรแพร่กระจายอย่างรวดเร็วบนพื้นผิว MXene ซึ่งเอื้อต่อการชาร์จ/คายประจุอย่างรวดเร็ว^{[ 84 ] [ 85 ]} สามารถแทรก Na ⁺ สองชั้น ระหว่างชั้น MXene ได้^{[ 86 ] [ 87 ]}ตัวอย่างเช่นMXene Ti2CTx _{หลาย ชั้น ที่}ใช้เป็นวัสดุขั้วลบแสดงความจุ 175 mA hg ⁻¹และความสามารถในการทำงานที่ดี^{[ 88 ]}สามารถปรับศักยภาพการแทรกของ Na-ion ใน MXenes ได้โดยการเปลี่ยนโลหะทรานซิชันและหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว^{[ 84 ] [ 43 ]} MXene V2CTx ได้ถูกนำไปใช้เป็นวัสดุแคโทดอย่างประสบความสำเร็จ^{[ 89 ]} มีรายงานว่าอิเล็ก โทร ดกระดาษที่มี _{รู พรุน ซึ่ง}ใช้ MXene แสดงความจุเชิงปริมาตรสูงและประสิทธิภาพการหมุนเวียนที่เสถียร แสดงให้เห็นถึงศักยภาพสำหรับอุปกรณ์ที่ขนาดมีความสำคัญ^{[ 90 ]}

MXenes กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาเพื่อปรับปรุง ความหนาแน่นของพลังงาน ซูเปอร์คาปาซิเตอร์การปรับปรุงมาจากการเพิ่มความหนาแน่นของการเก็บประจุ ซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายวิธี การเพิ่มพื้นที่ผิวที่ใช้ได้สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่อาจเกิดขึ้นได้โดยการเพิ่มระยะห่างระหว่างชั้นสามารถรองรับไอออนได้มากขึ้น แต่จะลดความหนาแน่นของอิเล็กโทรด เส้นทางการสังเคราะห์ควบคุมเคมีพื้นผิวและมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอัตราปฏิกิริยาการแทรกตัวและความหนาแน่นของการเก็บประจุ ตัวอย่างเช่นMXenes Ti ₃ C ₂ T _{x ที่เตรียมโดยเกลือหลอมเหลว ซึ่งมีหมู่คลอรีนบนพื้นผิว แสดงความจุ 142 mAh g} ⁻¹ที่อัตรา 13C และ 75 mAh g ⁻¹ที่อัตรา 128C ซึ่งขับเคลื่อนโดยการกำจัดตัวทำละลาย Li ⁺ อย่างสมบูรณ์ ทำให้ความหนาแน่นของการเก็บประจุในอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น^{[ 91 ]}ในทางเปรียบเทียบ MXenes Ti ₃ C ₂ T _xที่เตรียมผ่านการกัดด้วย HF แสดงความจุ 107.2 mAh g ⁻¹ที่ 1C ^{[ 92 ]}

อิเล็กโทรดคอมโพสิต ที่ใช้ Ti ₃ C ₂ T _xรวมถึง Ti ₃ C ₂ T _x /พอลิเมอร์ (เช่นPPy , โพลีอะนิลีน ) ^{[ 93 ] [ 94 ]} Ti ₃ C ₂ T _x /TiO ₂ [ ^{95 ]}และ Ti ₃ C ₂ T _x /Fe ₂ O ₃ได้รับการสำรวจแล้ว ที่น่าสังเกตคือ อิเล็กโทรดไฮโดรเจล Ti ³ C ₂ T _xให้_{ความ จุ} ^เชิงปริมาตรสูงถึง 1500 F/cm ^{3 [ 96} ]

อิเล็กโทรดซูเปอร์คาปาซิเตอร์ที่ใช้กระดาษ Ti ₃ C ₂ T _x MXene ในสารละลายน้ำแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการหมุนเวียนที่ดีเยี่ยมและสามารถเก็บประจุได้ 300-400 F/cm ³ซึ่งเทียบเท่ากับพลังงานสามเท่าของคาปาซิเตอร์ที่ใช้ถ่านกัมมันต์และกราฟีน^{[ 97 ]}ดิน เหนียว Ti ₃ C _{2 แสดง} ความจุ ต่อปริมาตร 900 F/cm ³ซึ่งเป็นความจุต่อหน่วยปริมาตรที่สูงกว่าวัสดุอื่นๆ ส่วนใหญ่ โดยไม่สูญเสียความจุใดๆ แม้จะผ่านวงจรการชาร์จ/คายประจุมากกว่า 10,000 รอบ^{[ 13 ]}

ในอิเล็กโทรด Ti ₃ C ₂ T _x MXene สำหรับอิเล็กโทรไลต์ลิเธียมไอออน การเลือกตัวทำละลายมีผลอย่างมากต่อการขนส่งไอออนและจลนศาสตร์การแทรกตัว ในตัว ทำละลาย โพรพิลีนคาร์บอเนต (PC)การแยกตัวของลิเธียมไอออนอย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการแทรกตัวทำให้การเก็บประจุปริมาตรเพิ่มขึ้น โดยมีปริมาตรของอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย จลนศาสตร์ที่ดีขึ้นที่ได้รับจากการเลือกตัวทำละลายทำให้ความหนาแน่นของการเก็บประจุดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบระบบ PC กับอะซีโตไนไตรล์หรือไดเมทิลซัลฟอกไซด์มากกว่า 2 เท่า^{[ 98 ]}

แผ่นนาโน FL-Ti ₃ C ₂ (MXene ที่ได้รับการศึกษามากที่สุด) สามารถผสมเข้ากับพอลิเมอร์อย่างใกล้ชิด เช่นโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ทำให้เกิดโครงสร้างชั้น MXene-PVA สลับกัน การนำไฟฟ้าของวัสดุคอมโพสิตสามารถควบคุมได้ตั้งแต่ 4×10 ⁻⁴ถึง 220 S/cm (ปริมาณน้ำหนัก MXene ตั้งแต่ 40% ถึง 90%) วัสดุคอมโพสิตมีความแข็งแรงดึงสูงกว่าฟิล์ม MXene บริสุทธิ์ถึง 400% และแสดงค่าความจุที่ดีกว่าถึง 500 F/cm ^{3 [ 99} ] ด้วยการใช้การประกอบตัวเองด้วยไฟฟ้าสถิต สามารถผลิตอิเล็กโทรดซูเปอร์คาปาซิเตอร์ MXene/ กรา ฟีนที่ ^{ยืดหยุ่น} และนำไฟฟ้าได้ อิเล็กโทรด MXene/กราฟีนแบบตั้งอิสระแสดงค่าความจุเชิงปริมาตร 1040 F/cm ³ความสามารถในการทำงานที่น่าประทับใจด้วยการคงค่าความจุ 61% และอายุการใช้งานที่ยาวนาน^{[ 100 ]}มีวิธีการกรองทางเลือกสำหรับการสร้างฟิล์มคอมโพสิต MXene-วัสดุนาโนคาร์บอน สารประกอบเหล่านี้แสดงประสิทธิภาพอัตราที่ดีกว่าที่อัตราการสแกนสูงในซูเปอร์คาปาซิเตอร์^{[ 101 ]}การแทรกโพลิเมอร์หรือวัสดุนาโนคาร์บอนระหว่างชั้น MXene ช่วยให้ไอออนของอิเล็กโทรไลต์แพร่กระจายผ่าน MXene ได้ง่ายขึ้น ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบบยืดหยุ่น คุณสมบัติทางกลของอีพ็อกซี/MXene เทียบได้กับกราฟีนและท่อนาโนคาร์บอน (CNT) ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 67% และ 23% ตามลำดับ^{[ 102 ]}มีรายงานว่านาโนคอมโพสิต MXene/C-dot แสดงคุณสมบัติการดูดซับแสงและความร้อนแบบเสริมฤทธิ์กันของ MXene และวัสดุนาโน C-dot ^{[ 103 ]}

เซ็นเซอร์ที่ใช้ MXenes ได้รับการพิจารณาสำหรับการใช้งานเซ็นเซอร์ต่างๆ รวมถึงก๊าซ^{[ 104 ]}สารชีวภาพ^{[ 105 ]}และการกระเจิงรามานที่เพิ่มประสิทธิภาพบนพื้นผิว^{[ 79 ] [ 106 ]} Ti ₃ C ₂ T _xอาจนำไปใช้ในการตรวจจับกรดซาลิไซลิก [ ^{106 ] ซึ่ง}เป็นเมตาบอไลต์ของ กรดอะเซทิ ลซาลิไซลิก (แอสไพริน) โมเลกุลสีย้อมอินทรีย์^{[ 79 ]}และโมเลกุลชีวภาพ^{[ 107 ]}

รายงานว่าเซ็นเซอร์ก๊าซที่ใช้ MXene มีความไวและความเลือกสูงต่อก๊าซต่างๆ รวมถึงแอมโมเนียแอลกอฮอล์ไนโตรเจนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ [ ^{104 ] เซ็นเซอร์}ดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัยทางอุตสาหกรรม และการดูแลสุขภาพ

MXenes ที่มีรูพรุน (Ti ₃ C ₂ , Nb ₂ C และ V ₂ C) สามารถผลิตได้โดยวิธีการกัดกร่อนทางเคมีอย่างง่ายที่อุณหภูมิห้อง^{[ 108 ]} Ti ₃ C ₂ ที่ มีรูพรุนมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่กว่าและโครงสร้างที่เปิดกว้างกว่า และสามารถกรองเป็นฟิล์มที่ยืดหยุ่นได้โดยมีหรือไม่มี CNT ^{[ 108 ]} มีรายงาน ว่าฟิล์ม p-Ti ₃ C ₂ /CNT ที่ผลิตขึ้นแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกักเก็บลิเธียมไอออนที่ดีขึ้นอย่างมาก โดยมีความจุสูงถึง 1250 mA·h·g ⁻¹ที่ 0.1 C มีเสถียรภาพในการหมุนเวียนที่ดีเยี่ยม และประสิทธิภาพอัตราที่ดี^{[ 108 ]}

การศึกษาในปี 2018 รายงานว่าการใช้ MXene เป็นเสาอากาศแบบทาสีนั้นมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเสาอากาศที่พบในโทรศัพท์ เราเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ^{[ 109 ] [ 110 ]}

พื้นผิว MXene SERS ได้รับการผลิตโดยการเคลือบแบบสเปรย์และใช้ในการตรวจจับสีย้อมทั่วไปหลายชนิด โดยมีปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพที่คำนวณได้ถึง ~10 ⁶ MXene ที่ทำจากไทเทเนียมคาร์ไบด์แสดงให้เห็น SERS ในสารละลายคอลลอยด์ในน้ำ ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการใช้งานด้านชีวการแพทย์หรือสิ่งแวดล้อม โดยที่ MXene สามารถเพิ่มประสิทธิภาพโมเลกุลที่มีประจุบวกได้อย่างเลือกสรร^{[ 79 ]}อิเล็กโทรดนำไฟฟ้าโปร่งใสได้รับการผลิตด้วย MXene ที่ทำจากไทเทเนียมคาร์ไบด์ โดยแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ประมาณ 97% ต่อความหนาระดับนาโนเมตร ประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าโปร่งใส MXene ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของ MXene รวมถึงพารามิเตอร์การสังเคราะห์และการประมวลผล^{[ 111 ]}

Nb ₂ C MXenes แสดงคุณสมบัติการนำยิ่งยวดที่ขึ้นอยู่กับกลุ่มพื้นผิว^{[ 39 ]}

MXenes Ti ₃ C ₂ถูกนำมาใช้เป็นอิเล็กโทรดไหลในเซลล์การแยกไอออนแบบคาปาซิทีฟด้วยอิเล็กโทรดไหลเพื่อกำจัดแอมโมเนียออกจากน้ำเสียจำลอง MXene FE-CDI แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงความสามารถในการดูดซับไอออนได้ถึง 100 เท่าด้วยประสิทธิภาพพลังงานที่สูงกว่าอิเล็กโทรดไหลของถ่านกัมมันต์ถึง 10 เท่า^{[ 112 ]} _{เมมเบรน MXene Ti 3} C ₂หนาหนึ่งไมครอนแสดงให้เห็นถึงอัตราการไหลของน้ำที่รวดเร็วมาก (ประมาณ 38 ลิตร/(บาร์·ชั่วโมง·ตารางเมตร⁾ ) และการกรองเกลือที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรัศมีของการไฮเดรชั่นและประจุของไอออน^{[ 75 ]}แคตไอออนที่มีขนาดใหญ่กว่าระยะห่างระหว่างชั้นของ MXene จะไม่สามารถซึมผ่านเมมเบรน Ti ₃ C _{2 ได้} ^{[ 75 ]}สำหรับแคตไอออนขนาดเล็กกว่า แคตไอออนที่มีประจุมากกว่าจะซึมผ่านได้ช้ากว่าแคตไอออนที่มีประจุเดี่ยวถึงหนึ่งลำดับ^{[ 75 ]}