MXene材料是一类二维无机化合物，它仅由几个原子层厚度的过渡金属碳氮化物构成，由于其独特的结构和物理化学特性，其在电化学储能，特别是超级电容器领域具有巨大的应用潜力。自其被发现以来，便一直是热门的研究领域。然而，MXene材料在从科研迈向实践中，还有几大关键问题亟需解决，例如MXene材料制备过程繁琐，涉及氟化物等剧毒物；MXene片层堆叠严重，阻碍其活性位点暴露，MXene基超级电容器低温下性能较差等。为此，研究人员从制备方法、结构设计、材料复合等方面共同发力，为解决上述问题，推动该领域的发展贡献了众多优秀的研究成果。

1.华科大徐鸣教授Nat. Commun.：用于高效电化学储能的MXene/绳结结构碳纳米管复合电极

华中滚球体育 大学徐鸣教授和美国德雷塞尔大学的Yury Gogotsi教授及其合作者在自然通讯（Nature Communications）期刊上发表了基于MXene复合电极的亮眼研究“Maximizing ion accessibility in MXene-knotted carbon nanotube composite electrodes for high-rate electrochemical energy storage”，该工作首次提出了构建3D式MXene电极，打破MXene片层之间的堆叠，并引入一种特殊的具有绳结结构的碳纳米管作为骨架，稳定MXene电极。以该电极构建的超级电容器在10000次循环后容量没有损失，且首次将MXene基超级电容器的应用温度拓展到零下60℃。该超级电容器在-30℃下能量密度高达59 Wh/kg，功率密度为9.6 kW/kg。

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2.中山大学ACS Nano：高性能柔性自支撑Ti3C2Tx MXene基超级电容器电极

中山大学衣芳教授团队通过电极结构改进，表面化学改性，以及制造工艺优化，获得了同时具有高电容、高倍率、长循环稳定性、以及良好机械柔性的T₃C₂T_xMXene基超级电容器电极。采取一种节能集成策略获得了更丰富的活性位点、更快的离子可及性、更好的化学稳定性和良好的机械柔性。该策略结合并优化了三种都涉及煅烧过程的方法： 聚合物碳化法（“Cpolymer”）、碱处理法（“A”）和模板牺牲法（“P”）。与以往通常在高温下碳化MXene/聚合物复合电极不同的是，他们将焙烧温度保持在相对较低的温度（400℃），以利于生成具有良好机械柔性的自支撑电极。而且，聚合物先原位生长在MXene层表面然后再进行碳化，这保证了纳米碳在MXene层表面获得二维纳米尺度的均匀分布。此外，实验中发现碳化原位生长的聚合物可以不同程度地去除-F基团，并且对-F的去除效果与碱处理去除效果具有不同程度的累积加和效果。PMMA纳米球的加入进一步促进了原位生长碳化聚合物以及碱在二维片层表面的均匀分布和接触。含有活性官能团的碳化聚合物提供了更多的电化学活性位点，进一步提高了电容。在MXene层表面通过碳化原位生长聚合物而获得的纳米碳还大大提高了电极的循环稳定性。本工作为开发高性能的电化学储能装置以及自供电电源系统等能源系统提供了可能性，该研究成果以题为“Self-Supporting, Binder-Free, and Flexible Ti₃C₂T_xMXene-Based Supercapacitor Electrode with Improved Electrochemical Performance”发表在ACS Nano上。

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3.吉林大学高宇Nano Lett：用于全固态柔性超级电容器的金属离子诱导多孔MXene电极

吉林大学高宇教授及其合作者在国际著名期刊纳米快报（Nano Letters）上发表了基于MXene基多孔电极全固态柔性超级电容器的最新研究“Metal Ion-Induced Porous MXene for All-Solid-State Flexible Supercapacitors”，该工作采用乙酸盐对MXene进行处理，使得MXene片层发生膨胀，并形成多孔结构，较大的层间距有利于离子在层间快速扩散，而多孔结构则增强了离子在垂直于片层的方向上的移动，从而提高了材料的插层赝电容。该多孔电极在100 A/g的高电流密度下，具有超十万次的循环性能。

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4.Nano Energy：异质双金属硫化物@层状Ti3C2TX-Mxene作为协同电极 实现高能量密度水基混合超级电容器

近期，兰州大学韩卫华教授，Muhammad Sufyan Javed，深圳大学Tayyaba Najam将NCS纳米花原位嵌入到分层中，采用水热法制备了Ti₃C₂T_X-MXene，并对其作为电极材料的电化学性能进行了研究。优化后的HS-NCS@MXene表现出超高电容和循环稳定性。

相关研究工作以“Heterostructured bimetallic–sulfide@layered Ti₃C₂T_x–MXene as a synergistic electrode to realize high-energy-density aqueous hybrid-supercapacitor”为题发表在国际顶级期刊Nano Energy上。

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5.桂林理工大学最新Nano Energy：Zn离子预插层助力高容量MXene负极混合超级电容器

在这项研究中，桂林理工大学高义华、龙飞课题组合作，报道了一种基于MXene/ZnCl2负极和MnO2-MWCNTs正极的可降解微型锌离子混合超级电容器(DMZHSC)。考虑到MXene电容较低的问题，通过渗透压作用，采用ZnCl₂预插层Zn²⁺的改性策略，为后续Zn²⁺插层打开更多的活性位点。在此过程中，Cl^-会取代MXene表面的部分-F基。得益于上述改性，MXene/ZnCl₂负极在1.00 m Vs^-1下的比电容高达529.1 F g^-1，比纯MXene提高了32.2%。更重要的是，组装的DMZHSCs不仅具有优异的柔韧性，而且在PBS缓冲液中受到温和的外界刺激后，能够在2.0 h内降解。该工作不仅为MXene改性提供了新的方法，也为环境友好型新型电容器的构建提供了新思路。相关论文以题为：“High-capacitance MXene anode based on Zn-ion pre-intercalation strategy for degradable micro Zn-ion hybrid supercapacitors”发表在Nano Energy上。

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6.AFM：碳点插层MXene薄膜电极构建高性能柔性超级电容器

近日，北京化工大学徐斌教授团队提出了一种“凝胶致密化-碳点插层”策略，通过海藻酸钙在二维MXene层间的凝胶化及后续炭化处理，制备具有高离子可及的活性表面和高密度的柔性MXene薄膜电极。在凝胶化过程中，MXene层间的海藻酸钠与钙离子交联形成海藻酸钙水凝胶（CA），随后在蒸发干燥过程中毛细管作用力可以诱导MXene/CA水凝胶膜表现出较高的堆积密度（4.0 g cm^-3）。随后经高温处理使得CA形成衍生碳点嵌入到MXene层间，使得MXene/CAC薄膜表现出3.3 g cm^-3的高堆积密度和13.7 Å的大层间距。MXene/CAC薄膜在1 A g^-1质量比电容和体积比电容分别达到372.6 F g^-1和1244.6 F cm^-3，即使电流密度达到1000 A g^-1时，其仍然保持662.5 F cm^-3的体积比电容，具有优异的体积性能和倍率性能。MXene/CAC薄膜还具有良好的循环稳定性，在3万次循环后的电容保留率达到93.5%。此外，在10.0 mg cm^-2的超高面载量下，MXene/CAC薄膜在1 A g^-1时也实现了912.1 F cm^-3的体积比电容。当组装成全固态对称超级电容器时，最大体积能量密度可以达到27.2 Wh L^-1，且在不同弯曲程度及串并联状态下均展现出优异的性能。相关研究工作以“Flexible Carbon Dots-Intercalated MXene Film Electrode with Outstanding Volumetric Performance for Supercapacitors”为题发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials上。

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7.超快成形激光诱导合成MXene量子点/石墨烯用于工业化生产透明超级电容器

北京理工大学姜澜教授团队报道了一种飞秒激光原位方法，制备了MXene量子点(MQD)/激光还原氧化石墨烯(LRGO)透明柔性超级电容器，表现出了优异的电化学性能和透明度。

相关研究工作以“Ultrafast Shaped Laser Induced Synthesis of MXene Quantum Dots/Graphene for Transparent Supercapacitors”为题发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

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8.清华大学李春团队AM：机械诱导纳米级结构转变赋予碳化钛MXene电极集成高面积和体积电容

清华大学化学系李春副教授团队报告了一种在纳米尺度上构建分层电极结构的机械方法。研究人员使用Ti₃AlC₂MAX相作为前驱体，NH₄HF₂作为蚀刻剂，在高粘性反应介质（通常为1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（[C₄mim]Cl）离子液体）中制备了轻质膨胀碳化钛（Ti₃C₂）MXene粉末。研究发现在层内空间中产生的氢气泡发生积聚会使MXene粉末剥落，并产生大量膨胀的蠕虫状形态。此后，该研究在300 Mpa条件下压缩膨胀MXene粉末，得到了一个致密的无粘合剂电极，孔隙率为28.2±4.1%（高密度为2.62±0.15 g cm^-3）。此外，研究人员利用聚焦离子束系统对电极横截面进行切片后，通过透射电子显微镜（TEM）观察到了电极的结构。研究观察发现，纳米孔径（5-50 nm）的普遍存在和MXene晶格的畸变是此类电极的结构特征，它们有助于EES器件产生高能量密度。最后，研究人员在约150 μm的厚电极中观察到11.4 F cm^-2的面积电容、770 F cm^-3的体积电容和304 F g^-1的重量电容，这种电极构建策略所产生的高能量密度令人喜悦，可有效推动该领域研究进一步发展。

相关研究成果以“Mechanically induced nanoscale architecture endows titanium carbide MXene electrode with integrated high areal and volumetric capacitance”为题发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

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