近日，材料学院徐斌教授课题组在Small上发表了题为“Flexible 3D Porous MXene Foam for High-Performance Lithium-Ion Batteries”的学术论文，报道了一种采用硫模板法简单制备柔性一体化、三维多孔MXene泡沫材料的新方法，所制备的三维多孔MXene泡沫可以直接用作锂离子电池电极，表现出高的比容量、稳定的循环性能和优异的倍率性能。

MXene是一种新型二维层状过渡金属碳化物/氮化物，具有优异的导电性和良好的亲水性，成为了当前电化学储能领域研究的热点，在锂/钠离子电池、超级电容器、锂硫电池领域的研究日益引起了关注。同其它二维材料一样，MXene的二维层状结构使其在组装成膜过程中自发的堆叠，形成的致密结构不利于电解液的渗透和离子的传输，最终影响MXene表面活性位点的有效利用，限制了其电化学性能的表达。将MXene纳米片的二维结构构筑成为三维结构，能够抑制MXene片层间的堆叠，最大程度的发挥MXene纳米片的优异性能。

徐斌教授组以价格低廉、结构可控的硫颗粒作为模板，与MXene进行简单的液相混合-减压抽滤-模板去除的过程，即可得到柔性自支撑的三维多孔MXene泡沫。硫模板在300℃相对较低的温度下即可除去，期间生成的含硫官能团可改善电解液的浸润性。制备得到的柔性3D多孔MXene泡沫不仅具有优异的导电性、同时其3D多孔结构充分暴露了MXene的表面，极大地增加了储锂活性位点，改善了离子/电子的传输，因而表现出优异的电化学储锂性能。柔性3D多孔MXene泡沫在50 mA g^-1的电流密度下的储锂容量高达455.5 mAh g^-1，并表现出优异的倍率性能（在18 A g^-1时为101 mAh g^-1）以及超长循环稳定性（在1 A g^-1时循环3500次后仍可达到220 mAh g^-1）。得益于独特的3D多孔结构，这种柔性3D多孔MXene泡沫在压力传感领域也有很好的应用。此外，硫模板法提供了一种将2D纳米片层构筑为3D多孔泡沫的新思路，这种方法也可以扩展到其他2D材料。

本文第一作者为我院博士生赵倩，徐斌教授为本文的通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助。

文章信息：Qian Zhao, Qizhen Zhu, Jiawei Miao, Peng Zhang, Pengbo Wan, Lingzhang He, and Bin Xu*, Flexible 3D Porous MXene Foam for High-Performance Lithium-Ion Batteries, Small. 2019, 1904293.

全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/smll.201904293