马杰教授Mater. Horiz.：MXene/真菌衍生碳类葡萄串结构助力钠离子电化学高效分离

近日，同济大学/喀什大学马杰教授团队利用微观形貌和异质结构构建的双重策略，合成了由真菌衍生的氮掺杂碳纳米带包裹的Ti3C2Tx MXene空心微球(GMNC)，其呈现出独特的三维类葡萄串结构。首先，将二维Ti3C2Tx Mxene构建成三维Mxene中空微球(MHM)结构，有效缓解了其纳米片的聚集问题，且球形结构可减缓Mxene的氧化动力学。此外，在MHM中引入氮掺杂的碳纳米带(N-CNRis)可以提供额外的活性位点，丰富的离子扩散通道和互连的导电网络，以实现高效快速的离子存储/电子传输。且具有纳米带状结构的N-CNRis与Ti3C2Tx Mxene球缠绕在一起，可以减少Mxene与溶解氧/H2O的接触，有利于提高Mxene的稳定性。总之，三维葡萄串状异质结构的构建呈现双重协同效应，不仅增加了反应表面积，调节了电子分布，促进了整个动力学过程(包括离子和电子的传递)，而且3D中空结构设计减少了重复Na+ (de)插入时特定点的应力集中从而增强了Mxene的结构稳定性。通过电化学石英晶体微天平耗散监测(EQCM-D)证明了Na+的可逆捕获机理。