“面向洁净能源的先进材料”专栏亮点文章——
二维材料MXene的储能性能与应用
能量存储和转化器件是现代社会的重要基础。随着清洁能源、便携式电子设备及电动汽车的快速发展，人们对储能器件性能的要求越来越高。储能材料是决定储能器件性能的重要因素。通常，储能材料需满足具有可逆的氧化还原反应、易于电解液离子脱嵌、尽可能多地提供氧化还原位点、良好的导电能力等要求。
近年来，二维材料因比表面积大、离子传输路径短等特点而得到广泛关注，在储能领域也具有巨大的发展潜力。只有原子量级厚度的二维材料，表面活性位点多，力学性能优良，正契合储能器件对电极材料的要求。MXene是一类新型二维材料，通式为Mn+1XnTx，其中M代表过渡族金属元素，X为碳和/或氮，T代表MXene在制备过程中产生的官能团(-F、-OH、-O等)，n一般为1~4。自2011年首次报道以来，MXene在储能领域就被寄予厚望。MXene含有碳原子层，所以具有类似石墨烯的良好导电性；而过渡金属层使其表现出类似过渡金属氧化物的性能；同时，表面多样的官能团赋予MXene良好的亲水性。这种独特的性能组合，使得MXene电荷响应速度快，具有赝电容特征且循环性能稳定，成为储能领域的研究焦点。另外，便携式储能器件要求更高的体积容量与体积能量密度，而MXene与碳基电极材料相比堆积密度高，可有效降低器件体积，拓展应用范围。
(a)MXene制备示意图;(b)m-MXene的SEM图；(c)m-MXene的TEM图;(d)d-MXene的TEM图
目前，MXene及其复合材料已经在超级电容器、锂/钠/镁离子二次电池、锂硫电池、锌-空气电池、储氢等诸多储能领域展现出实用价值。但是，MXene容易发生塌陷和堆垛，影响其作为电极材料的性能。因此，需将MXene进行插层、改性、掺杂或与其他材料复合，以阻止MXene堆叠，减小离子扩散阻力，并增加离子吸附位点，从而提高其电化学性能。而且，不同的能量存储和转化装置对MXene的合成方法和结构特征有不同的要求，鉴于MXene能源应用相关研究的大量呈现，有必要对其进行全面总结与分析，以期推动MXene在该领域的发展。
应《材料导报》编辑部邀约，东南大学材料科学与工程学院郑伟博士、孙正明教授课题组总结撰写了《二维材料MXene的储能性能与应用》一文。该文旨在综述MXene在制备、结构、性能及其在储能方面的最新研究动态与发展方向，并讨论面临的挑战。
该文系《材料导报》2018年重庆市出版专项资金期刊资助项目“材料与可持续发展——面向洁净能源的先进材料”亮点文章之一，将于2018年第32卷第8期综述篇见刊。目前，该文已在中国知网优先出版，检索网址为: http://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1078.TB.20180511.1333.004.html，敬请广大学界专家和师生予以关注。
