【国际顶刊AFM】3D MXene：打破二维极限，开启高效能源存储&转换新时代
二维过渡金属碳化物和/或氮化物(MXenes)由于其高导电性、丰富的表面官能团和在各种溶剂中的优异分散性，在能量存储和转换应用中越来越受到人们的关注，并显示出具有竞争力的性能。然而，与其他二维材料一样，MXene纳米片倾向于通过范德华相互作用堆叠在一起，这导致活性位点数量有限，离子动力学缓慢，最终导致MXene材料/器件的性能一般。将二维MXene纳米片构建成三维结构已被证明是减少再堆积的有效策略，因此比常规的一维和二维结构提供更大的比表面积、更高的孔隙率和更短的离子和质量传递距离。在这篇综述中，总结了制造3D MXene架构(3D MXene和基于3D MXene的复合材料)的常用策略，如模板、组装、3D打印和其他方法。还特别关注了3D MXene结构的结构-性质关系及其在电化学能量存储和转换方面的应用，包括超级电容器，可充电电池和电催化。最后，作者对3D MXene架构/设备的未来机遇和挑战提出了简要的看法。
创新点
1. 总结了三维MXene的各种制备方法,包括模板法、组装法、3D打印等,系统阐述了这一新型结构材料的合成策略。
2. 提出并证明了三维MXene结构可以有效抑制MXene纳米片层的重塌现象,从而显著提高其电化学性能。与普通的一维、二维MXene相比,三维MXene表现出色的离子和电荷传输性能。
3. 首次比较系统地研究了三维MXene在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池以及电催化方面的电化学性能与应用,展示了其在电化学储能转换领域的广阔应用前景。
4. 提出了当前三维MXene结构在孔隙形貌控制、大规模制备、组分设计等方面的挑战,并展望了未来的研究方向,为三维MXene的持续发展提供了指导意义。
总体来说,这篇综述对三维MXene结构的制备、性能和应用进行了较为系统和全面的阐述,对该新兴结构材料进行了很好的总结。
