近日，课题组张冬婷博士等在二维材料储能领域取得新进展，以题“Enhancing the sodium-ion storage performance of two-dimensional layered Ti₃CN with a molecular riveting strategy”发表于Chemical Engineering Journal（IF:15.1，中科院一区）期刊上。

MXenes作为典型的离子插入型储能材料，存在层状结构易于堆叠、离子嵌入脱出过程体积变化明显、离子扩散速率缓慢等缺点，这严重限制了MXenes的储能倍率和循环稳定性。鉴于此，本课题组提出新颖有效的“分子铆接”策略，同时调控了Ti₃CN-MXene的层间距并稳定其层状结构。该策略通过强酰胺(HN-C=O)键将L-天冬氨酸/L-谷氨酸/L-2-氨基己二酸（LAA/LGA/L2AA）分子铆接在Ti₃CN-MXene层间，形成LAA/LGA/L2AA分子铆接插层的Ti₃CN复合材料(LXA-TCN)。Ti₃CN层间铆接的LAA/LGA/L2AA分子对Ti₃CN二维层状结构具有柱撑和牵引的双重作用，能够实现Ti₃CN层结构的最大化利用。实验结果证明：铆接的LAA/LGA/L2AA分子不仅扩大了Ti₃CN的层间距，而且显著提升了其层结构稳定性，从而有效改善了Na离子的存储倍率和循环稳定性。本文报道的分子铆接策略为设计高倍率和超长循环寿命的二维储能材料开辟了新方法。

论文连接：10.1016/j.cej.2024.152905

该项工作得到甘肃省科技重大专项(22ZD6GA008)、国家自然科学基金(52062030)和甘肃省自然科学基金重点项目(23JRRA789) 等项目的支持。