國內課題組研究MXene有哪些最新進展？且看這十二篇論文！

MXene是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料，是由MAX相處理得到的類石墨烯結構。MAX相的具體分子式為M_n+1AX_n( n = 1, 2 or 3)，其中M指的是前幾族的過渡金屬，比如Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr或者Mo；A通常代表第三主族和第四主族化學元素；X指的是C或N元素。由于M-X具有較強的鍵能，A具有較活潑的化學活性，因此，可以通過刻蝕作用將A從MAX相中移除，從而得到類石墨烯的2D結構——MXene。由于MXene獨特的性能，目前已經廣泛應用于催化劑、離子篩分、光熱轉化、場效應晶體管、拓撲絕緣體和析氫反應。近年來，國內在MAX相結構材料和MXene能源材料領域均取得了顯著的成績，隨著合成技術的發展和多學科交叉的深入探索，目前已經有越來越多的國內材料研究小組投身此類新穎材料的研究。

1.哈爾濱工程大學閆俊Adv. Funct. Mater.：原位鋅模板制備高性能超級電容器的三維多孔MXene/石墨烯抗氧化結構

二維過渡金屬碳化物和氮化物(又稱MXene)因其獨特的結構和可調諧的表面化學性質，賦予了MXene大量迷人的性能，MXene在儲能領域具有巨大的應用潛力。然而，與其他二維材料類似，由于強烈的范德華力，相鄰的MXene夾層不可避免地發生團聚和面對面的重新堆疊，嚴重地引起了電化學活性位點的嚴重損失，極大地限制了電解質離子的滲透性，因此，致密的MXene薄膜一般表現出低比電容(100-300 F g^-1)和較差的速率性能，仍需進一步改善。此外，MXene普遍傾向于在潮濕的空氣、水中或在高溫、水熱和溶熱條件下發生逐漸降解。為了解決上述巨大的挑戰。哈爾濱工程大學閆俊教授課題組展示了一種高效快速的策略，通過自組裝的方法，在室溫下借助金屬鋅粉作為原位犧牲模板，然后進行冷凍干燥，從而有效地抑制了MXene可能發生的表面氧化，構建了3D多孔抗氧化MXene/石墨烯（PMG）架構。MXene和RGO納米片相互交聯形成三維多孔結構，由Zn²⁺作為交聯劑與鋅粉作為原位犧牲模板和還原劑進行誘導。這種獨特的結構賦予了3D PMG復合材料作為超級電容器電極的超強電化學性能，如耐人尋味的比電容(2 mV s^-1時為393 F g^-1)，無與倫比的速率性能(10 V s^-1時為32.7%)，以及令人印象深刻的循環穩定性。此外，由于去除含氧終端基團，以及MXene和石墨烯納米片之間的交聯作為屏蔽劑，3D PMG復合材料還顯示出顯著的抗氧化性能。

?參考文獻：Yang X, Wang Q, Zhu K, et al. 3D Porous Oxidation-Resistant MXene/Graphene Architectures Induced by In Situ Zinc Template toward High-Performance Supercapacitors[J]. Advanced Functional Materials, 2021: 2101087.

2.燕山大學彭秋明Adv. Funct. Mater.：寬溫度鋰金屬負極的鋰化MXene衍生物骨架

鋰具有極低的氧化還原過電位(相對于標準氫電極為-3.04 V)和最高的理論比容量(3860 mAh g^-1，是石墨的10倍以上)，是極具潛力的Li-O₂和Li-S電池的電極材料，遺憾的是，由于形不受控制的枝晶生長和無限體積膨脹，導致短路和SEI膜的破裂。燕山大學彭秋明教授等人利用MXene的交聯網絡結構，提供快速的電子/離子傳輸通道的同時作為均勻的Li沉積的骨架，并在3D骨架中可以引入超嗜光材料，將Li沉積轉移到遠離隔膜/負極界面的地方，禁止Li枝晶的形成。此外，考慮到溫度會顯著影響金屬鋰電池的特性。比如，高溫容易使電解液揮發而降低電池循環性能，而低溫會降低鋰離子的遷移率，加速枝晶生長。本文首次實現了通過熔融Li和MXene衍生的TiO₂/N摻雜碳反應制備的新型3D LiTiO₂-Li₃N-C混合負極，用于穩定的鋰金屬電池。團隊證明了LiTiO₂-Li₃N-C是一種在剝離/電鍍過程中體積膨脹接近零的混合負極。同時，在熔融制造過程中形成的Li₃N作為超親光性中間相，引導Li沉積遠離分離器/負極界面。此外，LiTiO₂-Li₃N-C在25℃下電流密度為1 mA cm^-2時，可在對稱電池中提供2000小時的連續電鍍/剝離循環壽命。更吸引人的是，即使在10 mA cm^-2的高電流密度下，對稱電池也可以在-10℃和50℃下分別循環34小時和500小時。

參考文獻：Wang J, Yang M, Zou G, et al. Lithiation MXene Derivative Skeletons for Wide‐Temperature Lithium Metal Anodes[J]. Advanced Functional Materials, 2021: 2101180.

3.福建師大李小菊Adv. Mater.：在MXene上實現的靜電吸附和催化作用的離子共價有機納米片，用于鋰硫電池的隔膜

鋰硫電池(Li-S)因其能量密度高、成本低而被認為是一種很有吸引力的儲能系統，但其存在可溶性多硫化物的穿梭效應等最復雜的問題，這會導致容量衰減快、自放電嚴重、能量效率低、循環穩定性差。使用納米結構材料作為硫宿主是緩解多硫化物穿梭的一種常用方法。雖然硫復合正極的設計和合成已經取得了很大的進展，但在高含硫、高載硫、高速率下實現高能量密度和超長壽命仍然是一個巨大的挑戰。MXenes是一類二維過渡金屬碳化物/碳氮化物，由于其高導電性、對多硫化物的兩親性和催化作用，在鋰硫電池中具有廣闊的應用前景。然而，MXene納米片中一個不可克服的障礙是由于范德華引力和氫鍵相互作用導致的重新堆積，從而導致比表面積的大量損失和難以獲得高濃度的多硫化物。其中一種有效的解決方法是將MXenes與多孔材料結合形成復合材料。二維共價有機框架(COFs)是由強共價鍵和周期性結構單元組成的一類有吸引力的多孔材料。COFs結構的獨特性為多硫化物的吸附和傳質帶來了巨大的優勢。然而，迄今為止還沒有關于MXene與離子聚合物復合材料用于Li-S電池的報道。福建師范大學李小菊教授課題組提出了利用多硫化物的靜電吸附和催化作用對聚丙烯隔膜進行改性的新策略。Ti₃C₂表面的胍基離子共價有機納米片(iCON)作為PP隔膜的涂層。Ti₃C₂和iCON的協同效應為抑制多硫化物的穿梭效應，加速硫物質的氧化還原動力學，促進被截獲多硫化物的高效轉化提供了新的平臺。該功能隔膜賦予碳納米管/硫正極優異的電化學性能。在2℃條件下，2000次循環內平均每循環的容量衰減低至0.006%。在含硫量為90 wt%、含硫量為7.6 mg cm^?2時，該隔膜仍能有效分離；在0.1 C時的可逆容量、面積容量和體積容量分別達到1186 mA h g^?1、9.01 mA h cm^?2和1201 mA h cm^?3。該工作為高性能Li-S電池的開發提供了一種很有前景的隔膜改造方法。

參考文獻：Li P, Lv H, Li Z, et al. The Electrostatic Attraction and Catalytic Effect Enabled by Ionic-Covalent Organic Nanosheets on MXene for Separator Modification of Lithium-Sulfur Batteries[J]. Advanced Materials, 2021: 2007803.

4.河南大學肖助兵Small：在MXene上的層間Ostwald成熟誘導的自催化生長的CNTs用于鋰硫電池

過渡金屬碳化物、碳氮化物和氮化物(MXenes)具有極高的金屬導電性、親水性、催化活性和優異的力學性能，使其成為儲能電極材料或水分解和N₂固定等電催化劑領域的新星。盡管有這些優勢，分層的MXenes由于層間的氫鍵或范德華相互作用而容易自我重新堆疊，這導致表面面積的大量減少，阻礙離子轉移和電解質的滲透。近年來，MXene與一些無機材料的雜化被認為是一種有效的策略。MXene基材可抑制附著顆粒團聚，緩沖施加在它們身上的機械應力，而附著的顆粒則起到楔形作用，減輕了相鄰MXene層的重新堆積，從而最大化暴露活性位點，并使離子轉移更為順暢，并使電解質得以滲透。但是，在報道的方案中應用的絕大多數附著顆粒是金屬氧化物和硫化物，通常具有較差的Li⁺擴散性和導電性，這帶來了一些不利影響：1)這些低導電性粒子與MXenes雜化后，不可避免地形成了異質晶界和縫隙結，從而增加了MXene層的層間電荷轉移電阻，從而阻礙了沿垂直方向的電子轉移。2)由于制備條件苛刻，雜化產物中的大多數MXenes與M_n+1X_nT_x前體相比表現出更高的氧化度，這破壞了其結構所附帶的金屬導電性等特殊性能。因此，探索高完整性、富含活性位點、豐富且分布良好的納米孔隙的高導電無機-納米-MXenes雜化材料很有意義。河南大學肖助兵教授課題組報道了在不添加任何催化劑前體的情況下，通過在Ti₃C₂T_x納米片上進行CNTs的低溫自催化生長，原位生成的Ti₃C₂T_x?MXene -碳納米管(Ti₃C₂T_x-CNTs)雜化物。結合光譜研究和理論計算結果，證實了層內Ostwald熟化誘導的Ti₃C₂T_x納米網狀結構有助于超細金屬Ti催化劑在Ti₃C₂T_x上均勻析出，從而在Ti₃C₂T_x表面形成高完整性的原位CNTs。Ti₃C₂T_x-CNTs雜化材料具有親和的電解液滲透、無障礙的三維Li⁺/e傳輸、豐富的電活性位點等優點，證實了Ti₃C₂T_x-CNTs雜化物是高負載鋰硫電池容納硫和調節多硫化物轉化的理想3D支架。

參考文獻：Xu M, Liang L, Qi J, et al. Intralayered Ostwald Ripening-Induced Self-Catalyzed Growth of CNTs on MXene for Robust Lithium-Sulfur Batteries[J]. Small, 2021: 2007446.

5.吉大韓煒和中科院半導體所沈國振Adv. Funct. Mater.：可控組裝的MXene納米片作為高性能電子皮膚的電極和活性層

MXene具有出色的導電性，機械柔韌性和水分散性、豐富的化學成分、可調節的表面端接以及可控的制備工藝，被廣泛用于柔性電子產品。具有高靈敏度、便攜性和可折疊性的電子皮膚在人工智能、人機交互、健康監測、軟性機器人和疾病檢測等方面的應用受到了極大的關注。柔性壓力傳感器一般由柔性基板、活性層和導電電極組成。開發這種傳感器的基本要求是具有相當大的彎曲應變能力、高靈敏度、低驅動電壓、快速響應時間和優良的穩定性。活性層的結構和形態被認為是提高柔性器件壓敏響應的關鍵因素。這種電極必須在彎曲周期內與傳感薄膜相容，并保持其高導電性。吉林大學韓煒教授和中科院半導體所沈國振團隊成功地制造了一種高性能的基于MXene/PAN復合膜的柔性壓力傳感器，其電極為均勻的Ti₃C₂Tx MXene。這種柔性器件具有優異的壓力傳感性能和抗機械彎曲的穩定性。它還具有1.5Pa的低檢測限和30?ms的快速響應時間。這種傳感器的靈敏度比采用傳統Ni、Cu、Au或Ag電極的類似傳感器高出≈2-20倍。此外，我們利用制作的基于MXene@PAN的柔性壓力傳感器成功地檢測到了脈沖、聲音信號等人體生命活動，證實了其廣闊的應用前景。

參考文獻：Fu X, Wang L, Zhao L, et al. Controlled Assembly of MXene Nanosheets as an Electrode and Active Layer for High-Performance Electronic Skin[J]. Advanced Functional Materials, 2021: 2010533.

6.中國石油大學吳明鉑Adv. Funct. Mater.：通過在MXene納米片上鍵合多金屬氧酸鹽納米粒子來提高贗電容和高負載儲鋰/鈉

混合型超級電容器結合了金屬離子電池和超級電容器的優點，代表了許多當前和新興應用的有前途的電源。通常情況下，混合型超級電容器以鋰離子電池或鈉離子電池的陽極作為能量來源，以超級電容器的陰極作為蓄能器。由于陽極和陰極分別涉及不同的工作機理，促進混合型超級電容器實用性能的關鍵是合理協調這兩個不同的電極。電池型負極利用遲緩的離子擴散過程進行能量存儲，而電容型正極則通過快速的表面吸附/解吸來存儲電荷，要充分挖掘混合型超級電容器的潛力，必須解決這兩種電極之間的不平衡動力學問題。因此，迫切需要具有多電子參與氧化還原反應、能夠快速轉移鋰/鈉離子的電池型電極材料。 為此，可行的解決方案是在鋰/鈉存儲的氧化還原活性位點與促進電荷轉移的導電基板之間形成穩定的連接。中國石油大學吳明鉑教授課題組報道了通過合理利用它們之間的相互作用，在MXene即Ti₃C₂X納米片上原位生長出致密均勻分散的Mo和Fe基POM(MF POM)納米顆粒，從而實現了具有速率能力的鋰/鈉存儲。Ti₃C₂X納米片由于其金屬導電性，可以實現有效的電子轉移，而POM納米顆粒則禁止了其強烈的再堆積傾向。這兩種成分之間的協同作用，使得鋰/鈉儲能即便在高質量負荷下也能表現出高比容量、高倍率和出色的穩定性。基于該電極材料制造了鋰離子電容器(LIC)和鈉離子電容器(SIC)，具有高能量密度、大功率能力和優異的循環穩定性。

參考文獻：Chao H, Qin H, Zhang M, et al. Boosting the Pseudocapacitive and High Mass-Loaded Lithium/Sodium Storage through Bonding Polyoxometalate Nanoparticles on MXene Nanosheets[J]. Advanced Functional Materials, 2021: 2007636.

7.深圳大學韓素婷Adv. Funct. Mater.：用于多模態傳感器計算的MXene‐ZnO憶阻器

物聯網和人工智能的發展誘發了傳感節點的快速增長，產生了大量非結構化的冗余原始數據。在傳統的設計中，模擬傳感數據最初通過模數轉換轉化為數字數據，然后存儲在存儲器單元中。通過在存儲器和本地計算單元之間傳輸數字數據來進一步完成計算任務，傳感器、存儲器和數據處理單元分離的架構導致數據獲取延遲和功耗相對較高。因此，有人提出通過單個傳感器或多個連接傳感器直接處理信息的傳感器內計算，以提高人工智能系統的能量、面積和時間效率。目前的研究主要集中在單一的感覺加工上，如聽覺、視覺、觸覺、嗅覺等。而人類的感知系統可以同時感知和處理復雜環境和處理不同類型的信息。因此，迫切需要探索一種具有光和質子相關信號處理功能的智能設備，以模仿人眼在不同環境下的適應行為。MXene是一種新的二維過渡金屬碳氮化物、碳化物和氮化物家族，由于其溶液加工性和耐人尋味的物理化學特性，在能量轉換和存儲等許多領域成為一類很有前途的二維材料。深圳大學韓素婷教授課題組展示了基于柔性膜電阻單元的多模態內傳感器計算，每個單元都由MXene納米片/ZnO納米顆粒（NPs）異構組成。金屬MXene與半導體ZnO NPs相結合可確保記憶電阻器的適當電阻狀態。此外，端接OH鍵的Ti3C2具有高親水性，可與光活性ZnO NPs結合，電阻開關特性可以通過改變光強度或濕度來調制，質子/光子介導的可塑性允許記憶電阻交叉桿將光/質子傳感與神經形態計算相結合。在傳感器計算中，使用MXene‐ZnO記憶電阻作為濾波器預處理信息和突觸，以實現具有不同濕度適應性的權重更新過程。傳感器內多模態計算提供了降低傳統神經形態視覺系統潛在電路復雜性的潛力，并有助于設備級實現智能的發展。

參考文獻：Wang, Yan, et al. MXene-ZnO Memristor for Multimodal In-Sensor Computing.Advanced Functional Materials (2021): 2100144.

8.北京化工大學萬鵬博ACS Nano：可愈合、可降解、導電的MXene納米復合水凝膠用于多功能表皮傳感器

導電水凝膠作為下一代柔性表皮傳感器材料，憑借其良好的柔性和信息獲取的高靈敏度，將生理活動信號轉化為可檢測的電子信號，引起了越來越多的關注。但是，現有的導電水凝膠力學性能較差，在拉伸過程中不可避免地受到損傷，嚴重阻礙了其在柔性表皮傳感器中的實際應用。同時，與傳統的水凝膠基傳感器監測人體各種運動相比，肌電圖(EMG)和心電圖(ECG)信號等電生理信號的檢測對心臟和肌肉相關疾病的診斷和治療具有重要意義，因此，迫切需要開發具有自主自愈能力和環境降解能力的導電水凝膠基表皮傳感器來檢測人體生理和電生理信號。MXenes作為一種過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物，在電磁干擾屏蔽、催化劑和電化學儲能等領域具有廣闊的應用前景。具有豐富的表面官能團(-OH、-F、-O等)的大比表面積和高導電性，使其有望提高水凝膠基表皮傳感器的力學性能和導電性。北京化工大學萬鵬博研究員課題組提出了一種基于高拉伸、自愈合、可降解、生物相容性的納米復合水凝膠的多功能表皮傳感器的合成策略。該復合水凝膠是由聚丙烯酸和無定形碳酸鈣組成的水凝膠聚合物網絡對MXene (Ti₃C₂T_x)網絡進行共形涂層制造而成。該表皮傳感器可用于靈敏檢測人體運動，響應時間快(20ms)，并可作為無線監測電生理信號(如肌電圖和心電圖信號)的電子皮膚。同時，多功能表皮傳感器可在磷酸鹽緩沖鹽溶液中降解，不會對環境造成污染。這一領域的研究工作為可愈合、可降解和電生理信號敏感的導電水凝膠表皮傳感器的制造提供了線索，這些傳感器在人機交互、健康診斷和智能機器人假肢設備方面有潛在的應用前景。

參考文獻：LI, Xiaobin, et al. Healable, Degradable, and Conductive MXene Nanocomposite Hydrogel for Multifunctional Epidermal Sensors. ACS nano, 2021.

9.吉大韓煒和中科學半導體所王麗麗ACS Nano：碳強化Nb₂CT_x?MXene/MoS₂納米片作為鈉離子電池的高倍率和高容量負極

在金屬硫化物中，MoS₂因其高能量密度和分層結構而備受關注。MoS₂的層間范德華吸引力比較弱，因此具有較高的比表面積和較大的離子插層間隔。MoS₂在鋰離子電池中具有很高的理論容量和優異的性能，但由于鈉離子半徑較大(與鋰離子半徑相比)嵌鈉造成的體積膨脹更為劇烈，因此，應用在鈉離子電池中仍存在容量低、循環穩定性差等問題。

與MoS₂相比，Nb₂CT_x具有較低的鈉擴散勢壘、優良的電導率和較多的表面官能團。因此，Nb₂CT_x是一種潛在的鈉離子電池負極材料。吉林大學韓煒教授和中國科學院半導體研究所王麗麗教授等人開發了涂碳Nb₂CT_x?MXene骨架MoS₂納米片(Nb₂CTx@MoS₂@C)，并構建了堅固的三維交聯結構。在這樣的設計中，高導電性的Nb₂CT_x?MXene納米片可以防止MoS₂片的再堆積，并為電荷轉移和擴散提供有效的通道。此外，分層碳涂層具有一定的體積彈性和優良的導電性，保證了鈉離子的嵌入，既有利于快速動力學，又有利于長期穩定性。Nb₂CT_x@MoS₂@C負極在200次循環后，在0.1 A g^-1的條件下，可提供530 mA h g^-1的超高可逆容量，并且在1.0 A g^-1的條件下，在2000次循環中，容量為403 mA h g^-1，每個循環的降解率僅為0.01%，具有非常長的循環穩定性。此外，在倍率性能方面，這種負極從0.1到1 A g^-1的容量保持率約為88.4%。最重要的是，Nb₂CT_x@MoS₂@C負極可以在20甚至40 A g^-1的電流密度下實現快速充放電，容量分別為340和260 mAh g^-1，這將增加實際應用鈉離子電池的數量。

參考文獻：YUAN, Zeyu, et al. Carbon-Reinforced Nb₂CT_x?MXene/MoS₂?Nanosheets as a Superior Rate and High-Capacity Anode for Sodium-Ion Batteries. ACS nano, 2021.

10.蘭州大學呂少瑜ACS Appl. Mater. Interfaces：超拉伸MXene復合水凝膠作為雙向應力響應觸變傳感器

生物智能傳感技術的發展和應用已經深入到我們的生活中。然而，力學性能低、信號傳輸不靈活、信號輸出不敏感等問題限制了生物傳感器的發展。為了解決這些難題，水凝膠基生物傳感器因其優異的軟拉伸性能、特殊的導電骨架和復雜的3D離子通道而被設計開發出來。MXene由于其獨特的高電子遷移率和片間儲能特性，拓展了導電水凝膠作為生物傳感器的發展和應用前景。MXene納米復合有機水凝膠，可在低溫下進行350%的應變傳感。但以往報道的MXene復合導電水凝膠，由于其力學性能不足，導致傳感拉伸應變不能超過1000%，大應變后水凝膠不能恢復或保持原來的形狀，即使具有大應變傳感能力，也無法在微小局部集中應力刺激下實現動態傳感，從而限制了MXene復合水凝膠作為柔性傳感器的應用。蘭州大學呂少瑜教授課題組開發了一種超拉伸的MXene復合導電水凝膠，拉伸應變超過1800%。該水凝膠被用作柔性可穿戴傳感器，以實時檢測人體運動信號。利用該傳感器實現了高靈敏度，可以辨別人體關節彎曲、喉部發聲、吞咽和脈搏跳動等多方向的人體運動。此外，觀察到MXene復合水凝膠在卸載反向壓應力后具有快速回彈力，能夠在微壓區域快速產生特定的電流響應而不留下任何痕跡。這種觸變傳感器實現了對雙向應力的快速響應，在人體運動檢測和國防信息加密領域具有巨大的應用前景。

參考文獻：CHEN, Siqi, et al. Superstretching MXene Composite Hydrogel as a Bidirectional Stress Response Thixotropic Sensor. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021.

11.ACS Appl. Mater. Interfaces：羥基促進的氮還原反應：表面氫在功能化MXenes中的重要作用

氨(NH₃)是一種重要的工業原料，廣泛用于生產化肥、制冷劑和其他化學品。電化學氮還原反應(NRR)是一種替代Haber-Bosch工藝(HBP)的有前途的技術，通過N₂和H₂O的反應，在常溫條件下實現綠色NH₃的生成。該工藝的核心是尋找能夠提高NRR活性和選擇性的有效催化劑，這仍然是一個巨大的挑戰。2D MXenes由于具有暴露的活性位點和高導電性的優點，已經被廣泛研究用于電催化NRR。同時，一些理論研究表明，沒有末端基團的MXenes可以有效地激活N₂，催化NRR。然而，裸露的MXenes表面是非常活潑的，因為暴露的金屬原子往往會隨著外加電位和pH值的變化而終止。因此，以往基于裸露MXenes的NRR研究值得商榷，這就需要重新研究功能化的MXenes，探索新的反應機理，以闡明實際的催化過程，追蹤缺失的化學成分。德國不萊梅大學Thomas Frauenheim教授和澳大利亞昆士蘭科技大學寇良志教授等人根據Pourbaix穩定性圖，研究了幾種具有羥基(OH)末端的MXenes (Ti₂C、V₂C、Cr₂C、Zr₂C、Nb₂C、Mo₂C、Hf₂C、Ta₂C)在NRR操作條件下的優先結構。結果表明，OH作為一種新的表面羥基化機制，在NRR化學調節中起著重要作用。與廣泛接受的NRR機理中只有質子參與反應不同，表面羥基的氫(H)原子可以被中間體捕獲并參與NRR反應，而剩余的H空位隨后可以在外加電位下被質子自我修復。表面羥基化的協同作用可以有效提高NRR，而Mo₂C(OH)₂以-0.62 V的極限電位和最高的選擇性脫穎而出。此外，建立了新的基于H空位能的尺度關系，闡明了結構-活性調控的可能性。該研究不僅闡述了表面OH功能化在評價NRR性能中的重要作用，而且為推進NH₃的可持續生產提供了新的見解。

參考文獻：LV, Xingshuai; KOU, Liangzhi; FRAUENHEIM, Thomas. Hydroxyl-Boosted Nitrogen Reduction Reaction: The Essential Role of Surface Hydrogen in Functionalized MXenes. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021.

12.浙大王新華和廣西大學劉海鎮ACS Appl. Mater. Interfaces：V₂C和Ti₃C₂?MXenes的組合提高了MgH₂的儲氫性能

氫氧化鎂(MgH₂)具有較高的氫密度(7.6 wt %)和良好的可逆性，是一種理想的儲氫材料。但其熱穩定性高，且動力學很慢，嚴重限制了實際應用。二維過渡金屬碳化物/氮化物(MXenes)及其衍生物因其特殊的物理和化學性質對儲氫材料也有積極的影響。浙江大學王新華教授和廣西大學劉海鎮助理教授等人通過剝離V₂AlC或Ti₃AlC₂合成了2D碳化釩(V₂C)和碳化鈦(Ti₃C₂) MXenes，并將其共同引入氫氧化鎂(MgH₂)中，以調整MgH₂的氫解吸/吸收性能。制備的MgH₂-V₂C-Ti₃C₂復合材料比純MgH₂具有更好的儲氫性能。其在MgH₂中加入10 wt %的2V₂C/Ti3C₂，與僅添加V₂C或Ti₃C₂相比，V₂C和Ti₃C₂的組合促進了MgH₂的釋氫過程，而在常溫下MgH₂的吸氫過程中，Ti₃C₂對MgH₂的影響比V₂C更為顯著。他們提出MgH₂-V₂C-Ti₃C₂體系釋放和吸收氫的可能機制如下：在解吸過程中，氫原子或分子可能優先通過MgH₂/V₂C/Ti₃C₂三晶界轉移，在吸收過程中，氫原子或分子可能優先通過Mg/Ti₃C₂界面轉移。微觀結構研究表明，V₂C和Ti₃C₂主要是MgH₂的高效催化劑。該工作對兩種MXenes組合促進MgH₂的儲氫行為和機制進行了深入研究。

參考文獻：LIU, Haizhen, et al. Combinations of V₂C and Ti₃C₂?MXenes for Boosting the Hydrogen Storage Performances of MgH₂. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021.

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