二維材料因其特殊的物理和化學特性，已被廣泛用作鋰離子電池（LIB）的電極。MXene具有優(yōu)異的性能，在能量存儲中得到了廣泛的探索。但是，相關應用研究大多數(shù)在多層MXene上進行，或在碳材料的輔助下進行的。MXene的兩個最獨特的特性通常被忽略，它有較大的層間間距和豐富的表面化學特性，這使MXene與其他二維材料區(qū)分開來。

最近，浙江大學韓偉強教授課題組在國際知名學術期刊ACS Nano上發(fā)表一篇題目為:Rational Design of Pillared SnS/Ti3C2Tx?MXene for Superior Lithium-Ion Storage的研究論文，本文通過改進的溶液相絮凝方法制備少層MXene（f-MXene）納米片粉末，避免了f-MXene納米片在制備過程中的重堆積現(xiàn)象和儲存過程中的氧化問題。通過進一步利用溶劑熱反應和退火處理，我們成功地原位合成了TiO2納米粒子修飾的柱狀的SnS/Ti3C2Tx復合材料。在復合材料中，MXenes可以起到導電網(wǎng)絡的作用，作為SnS體積膨脹的緩沖基質(zhì)，而活性SnS納米片可以充分發(fā)揮其高容量的優(yōu)勢，并在循環(huán)過程中進一步誘導Ti3C2Tx的層間工程。柱狀SnS/Ti3C2TxMXene復合材料在電化學性能方面顯示出明顯的改善。并在隨后的循環(huán)中容量顯著增加，這可以歸因于Ti3C2Tx?MXenes的“樁效應”。在這項工作中所做的努力和嘗試可以進一步拓寬柱狀MXene復合材料的研發(fā)。該工作第一作者為浙江大學張順龍博士。

圖1.（a）少層Ti3C2Tx?MXene粉末和（b）SnS /?Ti3C2Tx復合材料的制備流程示意圖

圖2.樣品的物理表征XRD圖和XRS圖譜

圖3.?樣品的SEM和TEM圖譜

圖4.?SnS /?Ti3C2Tx復合材料的電化學性能

圖5.?三個樣品的電化學性能對比及SnS /?Ti3C2Tx動力學分析

本文從考慮MXenes的兩個最易于區(qū)分的屬性出發(fā)，豐富表面化學組成和層間距大，通過將SnS納米片緊緊固定于少層Ti3C2Tx電極成功制備了目標產(chǎn)物柱狀的SnS /Ti3C2Tx復合物，通過CTAB預先柱狀支撐，然后進行溶劑熱反應和退火工藝。SnS /Ti3C2Tx復合材料可充分提供高容量，抑制SnS的體積問題，并表現(xiàn)出出色的電導率和Ti3C2Tx可調(diào)節(jié)夾層工程，可實現(xiàn)出色的鋰離子存儲能力：它們在100 mA / g時表現(xiàn)出1254.3 mAh / g的高放電容量，在500 mA / g的300次循環(huán)后仍保持866 mAh / g。即使在5000 mA / g的較高電流密度下，比容量也可以達到787.7 mAh / g，這證明了復合材料優(yōu)異的倍率性能。由于金屬硫化物和MXene之間的“柱狀效應”，可以在隨后的循環(huán)中觀察到容量上升現(xiàn)象，這成功地拓寬了柱狀MXene復合材料的領域，從多層MXene到f-MXenes，從金屬氧化物到金屬硫化物?？梢韵嘈?， MXenes的柱支撐策略在未來將有更廣泛的應用，從而產(chǎn)生了一系列的杰出研究。

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