近日👸，國際權威刊物《材料視野》（Materials Horizons）在線發表了環境科學與工程學院馬傑教授團隊的研究論文“3D Grape String-like Heterostructure Enable High-Efficiency Sodium Ion Capture in Ti3C2Tx MXene /Fungi-Derived Carbon Nanoribbons Hybrids”。

二維過渡金屬碳/氮化物(MXenes)由於其優異的電子電導率(高達10000 S cm^-1)🤰🏽、高比電容、親水性表面和良好的機械穩定性🧏‍♀️，具有作為電化學離子捕獲電極的潛力。然而，由於範德華力和氫鍵作用🫴🏿，MXenes薄片傾向於聚集或重新堆疊，這在很大程度上延長了離子傳遞途徑🩶，減少了暴露的離子插入的有效活性位點。此外，由於大量的金屬原子暴露在表面🌍，亞穩定的MXenes傾向於在水環境中與H₂O和O₂反應，生成更穩定的金屬氧化物，其電導率更低，不利於離子捕獲。馬傑教授團隊利用微觀形貌和異質結構構建的雙重策略，合成了由真菌衍生的氮摻雜碳納米帶包裹的Ti₃C₂ MXene空心微球(GMNC)，其呈現出獨特的三維類葡萄串結構。三維葡萄串狀異質結構的構建呈現雙重協同效應，不僅增加了反應表面積，調節了電子分布，促進了整個動力學過程(包括離子和電子的傳遞)，而且3D中空結構設計減少了重復Na⁺(de)插入時特定點的應力集中從而增強了MXene的結構穩定性。結果表明，GMNC的脫鹽能力和循環穩定性均有顯著提升🗽。三維類葡萄串異質結構的合理設計為MXene在電化學領域的高效應用提供了重要的見解。

馬傑教授為論文唯一通訊作者👯‍♀️，博士生劉寧寧、袁建華為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委和中央高校基本科研業務費專項資金資助。 

論文鏈接🧑‍🦰：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2024/MH/D3MH01028G