Nat. Synth. | 天津大學(xué)化工學(xué)院Nanoyang團(tuán)隊合作開發(fā)全新荷正電MXene材料體系

導(dǎo)讀

在儲能、電磁屏蔽等領(lǐng)域備受關(guān)注的二維過渡金屬碳化物（MXene）制備迎來重要突破，天津大學(xué)楊全紅教授領(lǐng)銜的Nanoyang團(tuán)隊和合作者成功獲得一種全新的荷正電MXene材料體系，為MXene材料的綠色、規(guī)模化應(yīng)用提供了變革性新范式，該成果3月11日刊發(fā)于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然-合成》（Nature Synthesis）。

MXene具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、可調(diào)控的二維片狀結(jié)構(gòu)以及豐富的表面化學(xué)性質(zhì)，在儲能、電磁屏蔽、催化等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前少層MXene的制備仍普遍依賴復(fù)雜的多步工藝流程，且涉及含氟、有毒試劑，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，環(huán)境風(fēng)險較高。此外，傳統(tǒng)制備方法得到的MXene表面荷負(fù)電，導(dǎo)致其應(yīng)用場景受限、制約了其規(guī)模化應(yīng)用。少層荷正電MXene的綠色、高效制備，有望為MXene材料的多元化發(fā)展開辟新路徑，成為學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界追求的新增長點。

針對這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊開創(chuàng)性地提出了一種基于深共晶溶劑的制備策略，從制備端賦予了MXene材料正電荷表面特性，一步實現(xiàn)了少層荷正電MXene的制備，獲得了一種全新的MXene材料體系，該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的吸附、儲鋰和催化特性。并且，該工作避免了傳統(tǒng)制備方法中的多步復(fù)雜流程，所用深共晶溶劑價格低廉、綠色環(huán)保，為MXene材料的應(yīng)用拓展和綠色規(guī)模化制備提供了全新方案。

少層荷正電MXene的一步法制備過程示意圖

“在十五五規(guī)劃綱要草案中，明確提出在新產(chǎn)業(yè)新賽道中布局并大力發(fā)展新型電池，其中關(guān)鍵新材料的突破是關(guān)鍵一環(huán)。新成果對于推動二維材料的可持續(xù)制備和規(guī)模化應(yīng)用具有重要意義，有望為我國搶占新型電池、柔性電子器件、電磁屏蔽和未來儲能技術(shù)等領(lǐng)域的科技制高點提供關(guān)鍵材料支撐。”作為政協(xié)委員，剛剛參加完第十四屆全國政協(xié)四次會議，走出人民大會堂的楊全紅教授表示。

天津大學(xué)化工學(xué)院李芳冰、龍昱和吳志坦為該論文共同第一作者，天津大學(xué)楊全紅教授和陶瑩教授、四川大學(xué)林紫鋒教授、法國圖盧茲大學(xué)Patrice Simon教授為共同通訊作者。天津大學(xué)化工學(xué)院Nanoyang團(tuán)隊長期致力于碳功能材料、先進(jìn)電池、儲能技術(shù)、雙碳戰(zhàn)略研究，在致密儲能、鋰硫催化、篩分儲能等方面取得了引領(lǐng)性成果。

來源：天津大學(xué)化工學(xué)院