Nat. Synth. | 天津大學化工學院Nanoyang團隊合作開發全新荷正電MXene材料體系

導讀

在儲能、電磁屏蔽等領域備受關注的二維過渡金屬碳化物（MXene）制備迎來重要突破，天津大學楊全紅教授領銜的Nanoyang團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、規模化應用提供了變革性新范式，該成果3月11日刊發于國際頂級學術期刊《自然-合成》（Nature Synthesis）。

MXene具有優異的導電性、可調控的二維片狀結構以及豐富的表面化學性質，在儲能、電磁屏蔽、催化等領域展現出廣闊的應用前景。然而，當前少層MXene的制備仍普遍依賴復雜的多步工藝流程，且涉及含氟、有毒試劑，導致生產成本居高不下，環境風險較高。此外，傳統制備方法得到的MXene表面荷負電，導致其應用場景受限、制約了其規模化應用。少層荷正電MXene的綠色、高效制備，有望為MXene材料的多元化發展開辟新路徑，成為學術和產業界追求的新增長點。

針對這一挑戰，研究團隊開創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，該材料展現出優異的吸附、儲鋰和催化特性。并且，該工作避免了傳統制備方法中的多步復雜流程，所用深共晶溶劑價格低廉、綠色環保，為MXene材料的應用拓展和綠色規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

“在十五五規劃綱要草案中，明確提出在新產業新賽道中布局并大力發展新型電池，其中關鍵新材料的突破是關鍵一環。新成果對于推動二維材料的可持續制備和規模化應用具有重要意義，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等領域的科技制高點提供關鍵材料支撐。”作為政協委員，剛剛參加完第十四屆全國政協四次會議，走出人民大會堂的楊全紅教授表示。

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

來源：天津大學化工學院