中科院宁波材料所合成出新颖二维MXene材料

中国科学院宁波材料研究所的研究人员利用原位反应放电等离子烧结和选择性刻蚀技术剥离了结合力弱、易水解的铝碳结构单元，并在世界上首次获得了单相锆系列二维层状过渡金属纳米片材料。相关的研究结果最近发表在德国杂志《天使化学国际版》上。

据报道，该材料具有高比表面积、良好的导电性和亲水性、高弹性模量和高载流子迁移率，在导电材料、功能增强复合材料和储能材料(如锂离子电池和超级电容器)中具有良好的应用前景。

二维层状过渡金属碳化物纳米片是近年来发现的一种新型二维材料。如何提前合成具有丰富三维电子结构的过渡金属碳化物材料已成为全世界关注的焦点。该研究所的研究人员放弃了传统的方法，通过创新设计克服了子层之间界面调节困难的问题，首次获得了铪(Hf)系列二维MXene材料。该材料在锂电池和钠电池测试中的电流密度为200毫安/克，并且在200次循环后具有高的体积比容量。它有望应用于小型化能源供应系统，如航天器和移动设备。

同时，研究所的研究人员与香港城市大学的智春义教授合作，获得了量子点结构的碳化钛(Ti 3C2) MXene材料。该量子点材料具有良好的荧光特性和生物相容性，有望广泛应用于无稀土发光显示材料、生物标记、光热治疗等领域。

专家表示，MXene材料的研究目前在世界上方兴未艾，正逐步成为继石墨烯、二硫化钼、黑鳞片等二维材料之后的新的研究热点。中国科学家在合成锆和铪体系对应的MXene材料方面取得的突破，将大大拓展人们对二维材料的理解，为纳米能源器件和光电器件的研究提供新材料。