山东大学冯金奎AEM：一锅法制备多功能MXene，实现多硫化物的高效吸附与催化

二维过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）在层间距扩展、表面终止改性和成分结构构建方面的持续和大量探索引起了储能领域的极大兴趣。然而，由于对MXenes的配位化学基本缺乏理解，它们的使用仍然受到严重阻碍。

图1 材料制备示意

山东大学冯金奎等通过一种新型一锅蚀刻策略制备了具有可调配位化学的分级多孔N掺杂碳包封的无氟Ti₃C₂T_x(HPNC)。通过实验和密度泛函理论确定的相位重构，引入Ti与N协调的结构，提高了结合能，降低了能量屏障，从而加速了锂硫电池中多硫化物的氧化还原动力学。此外，HPNC作为灵活的盾牌减轻了MXene层的重新堆积，促进了多硫化物的物理固定化。

图2 对多硫化物的吸附与催化

因此，Ti-N-Ti₃C₂Cl-C修饰的隔膜确保了锂硫电池在0.5A g^-1时具有更好的可逆存储能力，即889.5 mA h g^-1，经过100次循环后容量保持率为79.5%。总的来说，这项工作提供了一种新的和通用的蚀刻策略，即直接合成无氟MXene与可调整的配位化学，以探索结构和电化学性能之间的相关性。

图3 锂硫电池性能

Hierarchical Porous N-doped Carbon Encapsulated Fluorine-free MXene with Tunable Coordination Chemistry by One-pot Etching Strategy for Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301349

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山东大学冯金奎AEM：一锅法制备多功能MXene，实现多硫化物的高效吸附与催化

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