Small:条分缕析 —— 能源转换与存储应用中的MXene材料表面化学与修饰策略

随着世界能源使用需求的不断增大,人类对新能源的开发、利用以及储存的要求也在不断提高。以光、热、机械能等能量形式转换而成的电能,已经成为现代社会的重要基石;而以电能驱动设备产生光、热、机械能等其他形式的能量,也几乎成为现代人类便捷生活的唯一源泉。有鉴于此,近几十年来以电能为能量媒介的能源转换与存储研究已成为新材料研究领域的重要应用方向。

MXene材料,一个二维材料家族中诞生不足十年的新兴体系,在最近几年的能源转换与存储研究中受到了广泛的关注。究其根本,是因为MXene材料既具有如石墨烯一样的二维层状结构和良好的层内导电导热性质,又具有石墨烯等传统二维材料不具备的表面结构和组成的可调控特性。这一金属性的层内导电特性赋予了MXene材料优异的电化学应用基因;而MXene丰富的表面化学,又令其摆脱了传统二维材料表面惰性、不易与其他材料复合的尴尬定位。同时,MXene的表面化学也在很大程度上影响着片层的电学性质。因此,从制备方法和途径着手、分析MXene材料表面特性与制备方法的关联,进而有针对性的制定表面修饰策略,对发展MXene基复合材料具有重要意义。

基于近几年MXene基杂化材料在能源转换与存储领域蓬勃发展的状况,西北工业大学材料学院杜乘风副教授课题组与新加坡南洋理工大学材料学院颜清宇教授联合撰写了综述文章,对MXene材料的制备、表面化学以及表面修饰技术之间的关系作了系统分析,并对其纳米复合物在能源转换与存储领域的应用作了总结。这一综述为工作在MXene材料研究一线的研究者们提供了不一样的视角,并为MXene材料在能源转换与存储领域的应用带来了更为深入的指导。作者相信,依据不同的应用需求选择具有不同组分和表面性质的MXene作为基体将成为未来MXene基复合材料构筑的指导思想之一,而基于MXene表面化学的修饰策略也必将在能源转换与存储领域开出绚烂的花朵。相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201901503)上,并于当期Inside Cover做简要介绍。