2022年7月28日，中国科学手艺大学刘啸嵩教授和陈双明副研究员、王昌达副研究员在清华大学主理的能源期刊Nano Research Energy(https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)上揭晓题为“Vacancy manipulating of molybdenum carbide MXenes to enhance faraday reaction for high performance lithium-ion batteries”的最新研究效果。
图1 (a) Mo1.33CTx电极质料的储锂历程示意图；(b) 有序空位Mo1.33CTx的STEM图；(c) 基于XAFS的Mo原子价态拟合；(d) 傅里叶变换的Mo K边EXAFS谱。
纳米质料中普遍保存点缺陷、线缺陷、面缺陷等固有缺陷，通过使用缺陷来调理局域电子结构和原子配位情形以调控质料的物理化学性子，称为“本征”战略�？瘴蝗毕菀⒌哪芰炕湎喽越闲�，会显著影响电极质料的电子结构，引入杂质能级，有用提高电子电导，进而加速电极氧化还原反应的电荷转移历程。同时，离子空位自己可以作为吸赞许传输的特殊活性位点，增强了Li+的存储能力�？瘴蝗毕莼菇档土思罱鹗衾胱拥睦┥⒛芾�，有利于可逆的嵌入脱出。MXenes具有奇异的层状结构、富厚的外貌基团和优异的物理化学性子，但受限的插层赝电容历程和活性位点缺乏抑制了其存储性能。因此，生长空位调控的MXenes高容量电极质料，并兼顾循环稳固性是实现高性能锂离子电池的要害。
本文通过M位合金化战略设计了具有面内化学有序结构的四元(Mo2/3Y1/3)2AlC i-MAX相。随后，通过氢氟酸刻蚀除去了Y和Al原子，形成了具有交替有序阳离子空位的Mo1.33CTx i-MXene纳米片。与Mo2CTx相比，Mo1.33CTx具有特殊的花状形貌和更大的比外貌积�；谕椒涞腦射线批注，有序空位的引入致使Mo原子的平均价态增添到+4.44。得益于引入的原子活性位点和高价态的Mo，Mo1.33CTx体现出刷新的赝电容和增强的法拉第反应，从而大大提高了比容量。在0.2 A·g–1时，Mo1.33CTx具有603.7 mAh·g–1的存储容量，优于大大都原始的MXenes。Li+存储动力学剖析和DFT模拟效果批注，与Mo2CTx相比，刷新的性能源于充放电历程中增添了更多的电荷赔偿，从而增强了法拉第反应�？瘴坏骺匚迪諱Xenes在锂离子电池中的应用提供了一种有用的战略。
相关论文信息：
Guo, X.; Wang, C. D.; Wang, W. J.; Zhou, Q.; Xu, W. J.; Zhang, P. J.; Wei, S. Q.; Cao, Y. Y.; Zhu, K. F.; Liu, Z. F.; Yang, X. Y.; Wang, Y. X.; Wu, X. J.; Song, L.; Chen, S. M.; Liu, X. S. Vacancy manipulating of molybdenum carbide MXenes to enhance faraday reaction for high performance lithium-ion batteries. Nano Res. Energy 2022, 1: e9120026. DOI: 10.26599/NRE.2022.9120026. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120026 .
作为Nano Research姊妹刊，Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月创刊，由清华大学曲良体教授和香港都会大学支春义教授配合担当主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交织，全英文开放获取期刊，聚焦纳米质料和纳米科学手艺在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，致力于揭晓高水平的原创性研究和综述类论文。本刊为开放获取，2023年之前免收APC用度，接待列位先生踊跃投稿。投稿请联系：NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn.