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第一作者：Dongqi Li, Wenhao Zheng, Sai Manoj Gali

通訊作者：馮新亮，于明浩，Hai I. Wang，david.beljonne

通訊單位：德累斯頓工業(yè)大學(xué), 德國馬克斯·普朗克高分子研究所，蒙斯大學(xué)

馮新亮，德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)首席教授、在德國獲得化學(xué)學(xué)科終身教職的華人第一人?，歐洲科學(xué)院院士。上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，2001年獲得中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)士學(xué)位，2004年獲得上海交通大學(xué)碩士學(xué)位，同年赴德國馬普高分子研究所深造，2008年獲博士學(xué)位。（信息來源：https://baike.baidu.com/item/%E5%86%AF%E6%96%B0%E4%BA%AE/338063?fr=ge_ala）

于明浩，研究員，獨(dú)立PI，德累斯頓工業(yè)大學(xué)化學(xué)與食品化學(xué)系、德累斯頓先進(jìn)電子研究中心課題組組長，馬普微結(jié)構(gòu)物理研究所附屬課題組組長。2017年獲選洪堡學(xué)者，2021年獲USERN Prize物理與化學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)、EnSM年輕科學(xué)家獎(jiǎng)、JMCA新銳科學(xué)家獎(jiǎng)，2018-2023年連續(xù)六年獲選高被引科學(xué)家（Clarivate Analytics）。

論文速覽

表面終端深刻影響MXenes的內(nèi)在性質(zhì)，但現(xiàn)有的終端僅限于單原子層或簡單基團(tuán)，顯示無序排列和較差的穩(wěn)定性。本文研究了MXenes的表面終止對(duì)其內(nèi)在屬性的深刻影響，通過助熔劑輔助的共晶熔融刻蝕法合成了具有三原子層硼酸鹽聚陰離子終端（OBO終端）的MXenes。

對(duì)比傳統(tǒng)的氯/氧封端的Nb₂C，OBO終止的Nb₂C表現(xiàn)出Drude模型描述的能帶傳輸特性，電導(dǎo)率提高了15倍，直流極限下的電荷遷移率提高了10倍。此外，OBO終止為Ti₃C₂MXene提供了豐富的Li⁺宿主位點(diǎn)，從而具有高達(dá)420 mAh g^-1的大電荷存儲(chǔ)容量。這些發(fā)現(xiàn)展示了MXenes中復(fù)雜終止配置的潛力及其在（光電）電子學(xué)和能量存儲(chǔ)方面的應(yīng)用前景。

圖文導(dǎo)讀

圖1：OBO-MXenes的合成過程。

圖2：OBO-Ti₃C₂的掃描電鏡圖像，固體狀態(tài)11B MAS NMR譜圖，以及B 1s XPS譜圖。

圖3：OBO-Ti₃C₂和OBO-Nb₂C的橫截面HAADF-STEM圖像，STEM-EDX硼元素映射和對(duì)應(yīng)的HAADF-STEM圖像，以及原子分辨率SIMS深度剖面和SXRD圖案的Rietveld精修。

圖4：OBO-MXenes的電荷傳輸性能。

圖5：OBO-Ti₃C₂的電荷存儲(chǔ)性能。

總結(jié)展望

本研究合成了具有有序OBO終止的MXenes，顯著提升了MXenes的電荷傳輸和存儲(chǔ)性能。OBO-Nb₂C的電導(dǎo)率是傳統(tǒng)ClO-Nb₂C的15倍，電荷遷移率提高了10倍。OBO-Ti₃C₂的電荷存儲(chǔ)容量高達(dá)420 mAh g^-1，是迄今為止報(bào)道的Ti₃C₂電極的最高值之一。

這些結(jié)果不僅展示了通過精確控制MXenes表面終止來優(yōu)化其性能的可能性，也為MXenes在高性能電子和能量存儲(chǔ)設(shè)備中的應(yīng)用提供了新的方向。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：MXenes with ordered triatomic-layer borate polyanion terminations

期刊：Nature Materials

DOI：10.1038/s41563-024-01911-2

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/07/15/3673d03cfa/

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