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金屬導電MXenes領域的不斷創(chuàng)新表明它們作為電極材料的可行性，但它們的應用仍然受到低表面積和危險HF蝕刻產(chǎn)生的不均勻邊緣終端的阻礙。

在此，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士、余愛萍教授等人首次報道了一種一步無害的共晶蝕刻方法，直接從MAX (Ti₃AlC₂ )合成可調(diào)節(jié)的面內(nèi)多孔MXene (Ti₃C₂Cl₂)用于雙離子電池（DIB）負極，無需蝕刻后處理。

具體而言，作者控制NaCl/ZnCl₂鹽混合物的溫度和組成形成了一種蝕刻機制，構(gòu)建并關鍵地保留MXene孔結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)材料介孔的大幅增加和比表面積的四倍增加。此外，XPS分析表明TiC₆的八面體對稱性增強，DFT計算表明鋰擴散勢壘較低，這意味著其更適合于離子輸運。

圖1. 介孔Ti₃C₂Cl₂的合成示意圖及表征

因此，受益于這些優(yōu)化，介孔Ti₃C₂Cl₂作為雙離子電池負極時在0.1 A g^-1下的容量可達382 mAh g^-1（無孔MXene為230 mAh g^-1），在2.0 A g^-1下循環(huán)1000次后容量保持率超過89%。

當與石墨正極組裝時，多孔Ti₃C₂Cl₂在0.1 A g^-1下顯示出242 mAh g^-1（基于負極質(zhì)量）的高放電容量，在1.0 A g^-1下循環(huán)1000次后保持率高達83%?？偟膩碚f，這種綠色化學方法不僅提供了一種更安全、清潔的MXene合成方法，而且還能夠選擇性地生成具有有序晶體結(jié)構(gòu)的介孔負極，且表現(xiàn)出出色的Li⁺存儲性能。

圖2. DIB全電池的電化學性能

Eutectic Etching toward In-Plane Porosity Manipulation of Cl-Terminated MXene for High-Performance Dual-Ion Battery Anode, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102493

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陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極！

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