四川大学材料学院刘颖教授、林紫锋研究员在二维MXene材料制备及储能方面取得重要进展

近日,四川大学材料科学与工程学院稀土钒钛材料中心研究团队与法国图卢兹大学合作,在二维MXene材料的制备及储锂性能研究方面取得了重要进展。相关成果“Li-ion storage properties of two-dimensional titanium-carbide synthesized via fast one-pot method in air atmosphere”以Article研究论文方式在国际期刊Nature Communications发表。论文共同第一作者为四川大学材料科学与工程学院2018级硕士研究生马国良(现21级博士)与法国图卢兹大学博士后邵辉,通讯作者为四川大学材料科学与工程学院稀土钒钛材料中心刘颖教授、林紫锋研究员与法国图卢兹大学Patrice Simon教授(四川大学讲席教授),合作者有中科院宁波材料所黄庆研究员,东莞理工学院徐进博士,四川大学为该论文第一署名单位。
 
 
 
图1. 二维MXene材料制备思路 
 
MXene为二维过渡金属碳氮化物,具有优异的物理化学特性,在电化学储能、传感、催化、电磁屏蔽等领域具有重要的发展潜力。目前,苛刻的制备条件、复杂的制备流程及高昂的制备成本成为限制其发展的重要因素。本研究团队前期在《Nature Materials》(2020,https://www.nature.com/articles/s41563-020-0657-0)报道了通过路易斯酸熔融盐法实现二维MXene材料的普适性及安全制备。但仍存在制备周期长,需消耗惰性保护气体及原材料为较为昂贵的MAX相等问题。本研究利用低温共晶熔融盐将反应物与空气隔绝,从而无需惰性气体保护,并首次实现了以单质粉为原材料制得二维MXene材料,大大降低其生产成本。同时,其制备周期可从原先数十小时至数天降低至数小时。制得二维MXene材料作为高功率储锂负极具有优异性能。本研究对二维MXene材料的发展具有重要科学意义及应用价值,相关技术近期获国家发明专利授权(ZL202110074012.3)。
 
 
 
图2. Ti3C2Tx二维MXene结构表征分析 
 
上述工作得到了国家自然科学基金委(52072252、51902215)、四川省科技厅重大专项(2020ZDZX0005)和中央高校基本科研业务费(YJ201886)支持。

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